Name: PTR-ToF-MS couplé avec un système déchantillonnage automatisé et une analyse de données sur mesure pour les études alimentaires: analyse du bioprocessus, du dépistage et de lanalyse du nez (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-11T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Découvrez l'analyse des composés organiques volatils par PTR-ToF-MS pour la science alimentaire avec échantillonnage automatisé. Cette méthode permet le suivi de fermentation, le criblage de génotypes et l'analyse de l'espace nasal.

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Ce travail est soutenu par le 7e programme-cadre de la Commission européenne au titre de la convention de subvention n° 287382. SY est bénéficiaire de la convention de subvention du 7e programme-cadre de la Commission européenne n° 287382. IK est bénéficiaire d’une bourse d’école doctorale FIRST de la Fondazione Edmund Mach. Pour son travail à l’Université de Foggia, VC est soutenu par la Région des Pouilles dans le cadre du programme 'Future In Research' (code de pratique 9OJ4W81).

Le protocole suit les directives de notre comité institutionnel sur l&#39;éthique de la recherche humaine. 1. Préparation des échantillons et conditions d&#39;échantillonnage automatique <ol><li> Surveillance en ligne du bioprocess: détection des COV libérés lors de la fermentation acide lactique du yogourt NOTE: Cette section du protocole représente une partie de la procédure signalée par Benozzi et al. 32 <ol><li> Ajouter 5 mL de lait pasteurisé à chaque flacon (flacons en verre de 20 mL équipés de PTFE / silicone septa). Noter le type de lait utilisé et chauffer rapidement les échantillons à 45 ° C. Transférez-les sur un auto-échantillonneur multifonctionnel GC équipé d&#39;un bac à température contrôlée (45 ° C). </li><li> Utilisez le bras robotique de l&#39;auto-échantillonneur pour inoculer les flacons avec les cultures de démarrage microbiennes (selon les spécifications du fabricant de culture de démarrage). Réglez le temps d&#39;incubation selon la typologie du yogourt désiré et à la spécificationS signalé par le fabricant de culture initiale. Définir l&#39;échantillonneur automatique pour analyser commodément un échantillon l&#39;un après l&#39;autre, en obtenant une surveillance en ligne des COV de la fermentation de l&#39;acide lactique pendant la préparation du yaourt. </li></ol></li><li> Criblage à grande échelle: surveillance des COV associés à différents génotypes d&#39;Apple NOTE: Cette section du protocole représente une partie de la procédure signalée par Farneti et al. 33 , 36 <ol><li> Amener les pommes à la phase désirée de maturation / conservation ( p. Ex. Au stade de la récolte commerciale). Sélectionnez au moins cinq fruits homogènes sans dommage visible pour chaque clone. Conservez les pommes pendant la période souhaitée à température ambiante (25 ° C) ou réfrigérez (4 ° C). </li><li> Recueillir cinq disques cylindriques (1,7 cm de diamètre et 1 cm d&#39;épaisseur) de chaque pomme avec un échantillonneur de lames de chair. Inclure une partie du tissu du cortex et éviter la partie du noyau avec des graines.Immédiatement homogénéiser les échantillons et congeler dans de l&#39;azote liquide. Conservez à -80 ° C jusqu&#39;à l&#39;analyse. </li><li> Avant l&#39;analyse, placer trois répliques de l&#39;échantillon de pomme de 2,5 g de chaque réplique biologique dans les flacons (flacons en verre de 20 ml équipés de PTFE / silicones septa). Mélanger l&#39;échantillon avec 2,5 ml d&#39;eau désionisée, 1 g de chlorure de sodium, 12,5 mg d&#39;acide ascorbique et 12,5 mg d&#39;acide citrique et garder les échantillons à 4 ° C jusqu&#39;à l&#39;analyse (maximum 3 jours). </li><li> Incuber les échantillons à 40 ° C, puis régler l&#39;échantillonneur automatique pour analyser automatiquement les COV. </li></ol></li><li> L&#39;analyse de Nosespace: l&#39;étude de la libération retronasale de COV pendant la consommation de café NOTE: Cette section du protocole représente une partie de la procédure signalée par Romano et al. 28 <ol><li> Préparez le café brassé à partir d&#39;échantillons de café moulu. <ol><li> Utiliser une machine à café: signaler le rapport eau / poudre, le type d&#39;eau minérale utilisée,Le type de cafetière et la procédure adoptée pour obtenir la boisson au café (les quantités sont fonction de la dimension de la machine à café). </li><li> Utilisez une cafetière à six tasses, connue en Italie en tant que «moka», en utilisant 450 ml d&#39;eau et 30 g de poudre de café. Mettre le café brassé dans un vaisseau et le transférer dans un bain d&#39;eau thermostatique (60 ° C). </li></ol></li><li> Pour chaque brassage du café, transférez des aliquotes de 7,5 ml dans une tasse en polystyrène (40 ml) avec un bouchon en plastique. Demandez à chaque panéliste de goûter la boisson selon le protocole: i) 30 s de respiration libre, ii) une seule gousse de café, suivie d&#39;une hirondelle rapide, et iii) 3 minutes de respiration dans un nez de verre ergonomique 28 . </li><li> Répétez l&#39;expérience complète pendant trois jours consécutifs, randomisant l&#39;ordre des échantillons de café et des panélistes chaque jour. </li><li> Effectuer un échantillonnage en appliquant un nez ergonomique à usage unique en caoutchouc de silicium au nez des panélistes. Connectez le nOstéopie au PTR-ToF-MS au moyen d&#39;un tube PEEK qui n&#39;est pas chauffé seulement dans la première partie en contact avec le corps du panéliste, puis chauffé à 110 ° C dans un tuyau d&#39;entrée qui relie l&#39;interface d&#39;échantillonnage avec le PTR-MS instrument. NOTE: Dans le tableau 2, une liste des produits analysés avec des procédures analogues à celles rapportées par Benozzi et al. 32 , Farneti et al. 33 , 36 et Romano et al. 28 est signalé. </li></ol></li></ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Matrice alimentaire </td><td> Nombre et type d&#39;échantillons </td><td> Référence </td></tr><tr><td> Pomme </td><td> Les auteurs ont examiné une collection représentée par 190 accessions, composée d&#39;anciens et de nouveaux cultivars de pommes </td><td> 33 </td></tr><tr><td> Yaourt </td><td> Quatre démarreurs ont été analysés en termes de COV libérés lors de la fermentation lactique du yogourt (A, FD-DVS YF-L812 Yo-Flex, Chr. Hansen; B, FD-DVS YC-380 Yo-Flex, Chr. Hansen; C, FD -DVS YC-X11 Yo-Flex, Chr. Hansen; D, YO-MIX 883, Danisco) </td><td> 32 </td></tr><tr><td> café </td><td> Trois types différents de café moulu obtenus à partir d&#39;un seul mélange de café Arabica pur ont été utilisés: rôti moyen, rôti foncé et rôti moyen décaféiné </td><td> 28 </td></tr></tbody></table> Tableau 2: Liste des produits analysés. Liste des produits analysés avec des procédures analogues à ceux rapportés par Benozzi et al. 32 , Farneti et al. 33 , 36 et Romano et al. 28 2. Conception expérimentale et précautions pratiques <ol><li> Effectuez au moins trois répliques biologiques inter-jourTes, chacun avec trois réplications techniques, pour chaque mode expérimental. </li><li> Avant l&#39;incubation et l&#39;analyse des échantillons, rincer l&#39;espace libre avec de l&#39;air pur pendant 1 min à 200 sccm pour chaque flacon. </li><li> Préparez un blanc pour chaque mode expérimental, inculez et analysez l&#39;ébauche dans les mêmes conditions que les échantillons. </li><li> Randomiser l&#39;ordre des échantillons / blancs pour analyse. </li><li> Comme d&#39;autres méthodes utilisées pour détecter les COV, limiter l&#39;utilisation des produits de soins personnels parfumés, ainsi que de la gomme et des cigarettes, avant d&#39;utiliser l&#39;instrument. Capturez tous les produits chimiques volatils dans le laboratoire et contrôlez les courants d&#39;air autant que possible pendant les essais 37 . </li></ol> 3. Optimisation et analyse des instruments PTR-MS NOTE: Les conditions instrumentales sont décrites dans les références ( p. Ex. Makhoul et al ., 27 ). <ol><li> Effectuer des mesures de l&#39;espace de tête des échantillons avec des commerçantsAl PTR-ToF-MS dans le mode de configuration standard. </li><li> Injectez directement de l&#39;air dans l&#39;espace de tête de dérive PTR-MS sans aucun traitement. Il existe un flux continu d&#39;air d&#39;échantillon à travers le PTR-MS pour que l&#39;injection soit obtenue en insérant simplement la fin de l&#39;entrée PTR-MS dans l&#39;espace de tête de l&#39;échantillon. </li><li> Réglez et vérifiez constamment les conditions d&#39;ionisation suivantes dans le tube de dérive: température du tube de dérive de 110 ° C, pression de dérive de 2,30 mbar, tension de dérive de 550 V. Ceci conduit à un rapport E / N d&#39;environ 140 Td (1 Td = 10 -17 cm 2 V - 1 s - 1 ). La ligne d&#39;entrée se compose d&#39;un tube capillaire PEEK (diamètre intérieur 0,04 po) chauffé à 110 ° C. Par défaut, réglez le flux d&#39;entrée à 40 sccm. </li><li> Définir le temps d&#39;échantillonnage par canal de l&#39;acquisition de ToF à 0,1 ns, soit 350 000 canaux pour un spectre de masse allant jusqu&#39;à m / z = 400. Chaque spectre est la somme d&#39;environ 28 600 acquisitions de 35Μs chacun, ce qui entraîne une résolution de temps de 1 s. REMARQUE: les Spectra sont ensuite stockés en continu. Les signaux spectrométriques passent d&#39;un niveau de fond à une valeur stable en quelques secondes (le temps nécessaire pour remplacer le gaz dans les lignes d&#39;entrée) et seuls les spectres acquis après ce passage sont considérés dans une analyse plus approfondie. </li></ol> 4. Analyse de données sur mesure NOTE: L&#39;analyse de données sur mesure a été développée à l&#39;aide d&#39;une procédure dans MATLAB. <ol><li> Corrigez les pertes de comptage dues au temps mort du détecteur d&#39;ions au moyen d&#39;une méthodologie basée sur les statistiques de Poisson comme décrit par Cappellin et al. 10 . </li><li> Effectuer un étalonnage interne selon une procédure décrite par Cappellin et al. 38 pour obtenir une bonne précision de masse (jusqu&#39;à 0,001 Th). </li><li> Effectuer une annotation composée comparant les données spectrales obtenues avec les données de fragmentation des normes de référence et avec les données rDans la littérature scientifique. </li><li> Effectuer la réduction du bruit, l&#39;élimination de la ligne de base et l&#39;extraction de l&#39;intensité maximale selon Cappellin et al. 39 , en utilisant des Gaussiens modifiés pour s&#39;adapter aux pics. </li><li> Calculez l&#39;intensité du pic dans ppbv (parties par milliard par volume) selon la formule décrite par Lindinger et al. 5 , en utilisant le coefficient de vitesse de réaction approprié ou une valeur constante pour le coefficient de vitesse de réaction (k = 2,10 - 9 cm 3 s - 1 ), lorsque le composé sous-jacent n&#39;est pas connu. Ce dernier introduit une erreur systématique allant jusqu&#39;à 30% qui peut être comptabilisée si le coefficient réel est connu 40 . </li><li> Mine les données en effectuant l&#39;analyse des composantes principales, l&#39;analyse de la variance, le test post-hoc de Tukey et d&#39;autres tests / analyses statistiques adaptant les ensembles existants développés à l&#39;aide de R ( par ex. Cappellin et al. </ol>

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<li>Cappellin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extending+the+dynamic+range+of+proton+transfer+reaction+time-of-flight+mass+spectrometers+by+a+novel+dead+time+correction%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Commun+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Extending the dynamic range of proton transfer reaction time-of-flight mass spectrometers by a novel dead time correction.</a> Rapid Commun Mass Spectrom. 25 (1), 179-183 (2011).</li>
<li>Cappellin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+Quantitative+Determination+of+Volatile+Organic+Compound+Concentrations+Using+Proton+Transfer+Reaction+Time-of-Flight+Mass+Spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">On Quantitative Determination of Volatile Organic Compound Concentrations Using Proton Transfer Reaction Time-of-Flight Mass Spectrometry.</a> Environ Sci Technol. 46 (4), 2283-2290 (2012).</li>
<li>Cappellin, L., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11306-012-0405-9">PTR-ToF-MS and data mining methods: a new tool for fruit.</a> Metabolomics. 8 (5), 761-770 (2012).</li>
<li>Yeretzian, C., Jordan, A., Lindinger, W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380602007856">Analysing the headspace of coffee by proton-transfer-reaction mass-spectrometry.</a> Int J Mass Spectrom. 223, 115-139 (2003).</li>
<li>Sulzer, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380612001704">From conventional proton-transfer-reaction mass spectrometry (PTR-MS) to universal trace gas analysis.</a> Int J Mass Spectrom. 321, 66-70 (2012).</li>
<li>Cappellin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380613004296">Ethylene: Absolute real-time high-sensitivity detection with PTR/SRI-MS. The example of fruits, leaves and bacteria.</a> Int J Mass Spectrom. 365, 33-41 (2014).</li>
<li>Ruzsanyi, V., Fischer, L., Herbig, J., Ager, C., Amann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-capillary-column+proton-transfer-reaction+time-of-flight+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chromatography+A%22%5BJournal%5D)">Multi-capillary-column proton-transfer-reaction time-of-flight mass spectrometry.</a> Journal of Chromatography A. 1316, 112-118 (2013).</li>
<li>Romano, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380614002127">Wine analysis by FastGC proton-transfer reaction-time-of-flight-mass spectrometry.</a> Int J Mass Spectrom. 369, 81-86 (2014).</li>
<li>Aprea, E., Biasioli, F., Märk, T. D., Gasperi, F. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380606005240">PTR-MS study of esters in water and water/ethanol solutions: Fragmentation patterns and partition coefficients.</a> Int J Mass Spectrom. 262 (1-2), 114-121 (2007).</li>
<li>Sulzer, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380614001584">A Proton Transfer Reaction-Quadrupole interface Time-Of-Flight Mass Spectrometer (PTR-QiTOF): High speed due to extreme sensitivity.</a> Int J Mass Spectrom. 368, 1-5 (2014).</li>
<li>Barber, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+Sensitivity+in+Proton+Transfer+Reaction+Mass+Spectrometry+by+Incorporation+of+a+Radio+Frequency+Ion+Funnel%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Increased Sensitivity in Proton Transfer Reaction Mass Spectrometry by Incorporation of a Radio Frequency Ion Funnel.</a> Anal Chem. 84 (12), 5387-5391 (2012).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

La spectrométrie de masse de réaction de transfert de protons (PTR-MS) couplée aux analyseurs de masse de temps de vol (ToF) représente un compromis valide entre la nécessité d&#39;identifier et de quantifier des composés organiques volatils et la nécessité d&#39;un profil analytique rapide. La résolution de masse élevée qui caractérise l&#39;analyseur de masse ToF donne / fournit une sensibilité et des spectres de masse appropriés avec un contenu informationnel considérable. En outre, l&#39;application de PTR-ToF-MS co...

Les technologies de Spectrométrie de masse à injection directe (DIMS) représentent une classe d'approches instrumentales analytiques qui offrent une résolution de masse et de temps considérable avec une grande sensibilité et une grande robustesse permettant une détection et une quantification rapides des composés organiques volatils (COV) 1 . Ces approches instrumentales comprennent, entre autres, le MS-e-nose, la Spectrométrie de masse à l'ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI-MS), la spectrométrie de masse à réaction de transfert de protons (PTR-MS) et la spectrométrie de masse à tube Ion-Flow-Tube ( EIPD-MS) 1 . Les avantages et les inconvénients de chaque approche dépendent: du type d'injection d'échantillon, de la source et du contrôle des ions précurseurs, du contrôle du processus d'ionisation et de l'analyseur de masse 1 , 2 . La spectrométrie de masse à réaction de transfert de protons (PTR-MS) a été développée il y a plus de vingt ans pour surveiller en temps réel et wiDiminution des limites de détection (habituellement quelques ppbv, partie par milliard par volume) Composés organiques les plus volatils (COV) dans l'air 3 , 4 . Les utilisations actuelles de PTR-MS vont des applications médicales, au contrôle des aliments, à la recherche environnementale 5 , 6 . Les principales caractéristiques de cette technique sont: la possibilité de mesures rapides et continues, la source intense et pure d'ions précurseurs et la possibilité de contrôler les conditions d'ionisation (pression, température et tension de dérive). Ces caractéristiques permettent de combiner des utilisations polyvalentes avec un haut degré de standardisation 1 , 4 . En fait, la méthode est basée sur les réactions des ions hydronium (H 3 O + ), qui induisent un transfert de protons non dissociant dans la plupart des composés volatils (en particulier ceux caractérisés par une affinité protonique supérieure à l'eau), des composés neutres protonés(M) selon la réaction: H 3 O + + M → H 2 O + MH + . Contrairement à d'autres techniques, par exemple , l'APCI-MS, la génération d'ions précurseurs et l'ionisation de l'échantillon sont divisés en deux compartiments instrumentaux différents (une représentation schématique de l'instrument PTR-MS est donnée à la Figure 1 ). Une décharge électrique par la vapeur d'eau dans la source d'ions de la cathode creuse génère un faisceau d'ions hydronium. Après cette phase, les ions traversent le tube de dérive, où l'ionisation des COV a lieu 7 . Les ions entrent ensuite dans une section d'extraction de pouls et sont accélérés dans la section TOF. Au cours des temps de vol, il est possible de déterminer les rapports masse / charge des ions 8 . Chaque impulsion d'extraction conduit à un spectre de masse complet 8 de la gamme sélectionnée de m / z. Les spectres ioniques sont enregistrés par un système rapide d'acquisition de données 7 . Un spectre complet est généralementAcquis en une seconde, bien qu'une résolution de temps plus élevée puisse être obtenue en fonction du niveau du signal au bruit et une estimation quantitative de la concentration de l'espace libre VOC peut être fournie même sans calibrage 9 , 10 . <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/54075/54075fig1.jpg"> Figure 1: Illustration schématique d'une PTR-MS. Représentation schématique de l'instrument PTR-MS. HC: source d'ions externe avec cathode creuse; SD: dérive de source; VI, entrée de type venturi; EM, multiplicateur d'électrons; FC1-2, contrôleurs de débit. Reproduit avec la permission de Boschetti et al. 7 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54075/54075fig1large.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a> <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page='"1"&gt;' en g la technique ptr assure un temps d rapide une sensibilit de et taille relativement compacte ne n ni pr l destruction ce qui permet des recherches r>11 . PTR s'intéresse beaucoup aux sciences environnementales, atmosphériques, alimentaires, technologiques, médicales et biologiques 12 . Les COV associés aux matrices alimentaires présentent un intérêt remarquable pour la science et la technologie alimentaires en raison de leur rôle important dans la base moléculaire des phénomènes biologiques liés à la perception des odeurs et des saveurs et donc à l'acceptation des aliments. Par conséquent, notre intérêt pour le dépistage non invasif en temps réel des COV porte principalement sur les qualités sensorielles des aliments. En outre, si l'on considère la possibilité de détecter les détériorations et les microorganismes pathogènes au moyen de COV libérés 13 et / ou de surveiller les composés organiques volatils comme repères de marqueurs( Par exemple, les sous-produits Maillard lors des traitements thermiques) 14 , il est clair que l'identification et la quantification des COV sont des domaines d'intérêt dans la gestion de la qualité des aliments 6 . Plusieurs utilisations récentes des technologies PTR-MS pour la surveillance et la quantification rapides des COV dans les matrices alimentaires témoignent du large éventail d'applications de ces approches analytiques ( tableau 1 ). <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Matrice alimentaire </td><td> Type d'application </td><td> Brève description </td><td> Référence </td></tr><tr><td> Beurre </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Origine géographique des beurres européens </td><td> 15 </td></tr><tr><td> Yaourt </td><td> Surveillance du bioprocessus </td><td> Evolution pendant l'acide lactique ferMentation </td><td> 16 </td></tr><tr><td> Barres de céréales </td><td> Mesure in vivo </td><td> Nosespace pendant la consommation de barres de céréales avec une composition de sucre variable </td><td> 17 </td></tr><tr><td> Systèmes modèles liquides </td><td> Conditions orales simulées </td><td> Évaluation de la pression de la langue et des conditions buccales dans une bouche modèle </td><td> 18 </td></tr><tr><td> Pomme </td><td> Mesure in vivo </td><td> Nosespace pendant la consommation de pomme avec différents paramètres génétiques, texturales et physico-chimiques </td><td> 19 </td></tr><tr><td> café </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Différenciation des cafés spécialisés </td><td> 20 </td></tr><tr><td> Le raisin doit </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Effet du processus de cuisson </td><td> 21 </td></tr><tr><td> Bonbons aromatisés </td><td> Mesure in vivo </td><td> Détermination sur les panélistes en utilisant différentsMéthodes directes de spectrométrie de masse </td><td> 22 </td></tr><tr><td> jambon </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Effet du système d'élevage de porcs </td><td> 23 </td></tr><tr><td> Pain </td><td> Conditions orales simulées </td><td> Simuler l'arôme du pain pendant la mastication </td><td> 24 </td></tr><tr><td> Lait </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Surveillance des changements dynamiques induits par la photo-oxydation dans le lait </td><td> 25 </td></tr><tr><td> café </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Diversité dans les cafés grillés de différentes origines géographiques </td><td> 26 </td></tr><tr><td> Pain </td><td> Surveillance du bioprocessus </td><td> Effet de différents levures lors de la fermentation alcoolique </td><td> 26 </td></tr><tr><td> café </td><td> Mesure in vivo </td><td> Nosespace pendant la consommation de différentes préparations de café rôties </td><td> 28 </td></tr><tr><td tomates></td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Impact de l'emplacement de la production, du système de production et de la variété </td><td> 29 </td></tr><tr><td> Pain </td><td> Surveillance du bioprocessus </td><td> Effet de la farine, de la levure et de leur interaction pendant la fermentation alcoolique </td><td> 30 </td></tr><tr><td> Champignons </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Durée de conservation des champignons porcini séchés </td><td> 31 </td></tr><tr><td> Yaourt </td><td> Surveillance du bioprocessus </td><td> Effet de différentes cultures initiales pendant la fermentation lactique </td><td> 32 </td></tr><tr><td> Pomme </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Diversité dans une collection de germoplasmes de pomme </td><td> 33 </td></tr><tr><td> café </td><td> Dépistage / caractérisation </td><td> Traçage de l'origine du café </td><td> 34 </td></tr><tr><td> café </td><td> Mesure in vivo </td><td> Combinaison d'unMéthode sensorielle dynamique et analyse inespérée du nez pour comprendre la perception du café </td><td> 35 </td></tr></tbody></table> Tableau 1: Liste des études scientifiques utilisant PTR-ToF-MS dans le secteur alimentaire. Liste non exhaustive d'études scientifiques utilisant des approches basées sur PTR pour surveiller le contenu en COV dans les expériences liées à l'alimentation. Dans des études récentes, nous avons signalé l'application de PTR-ToF-MS couplé à un système automatisé d'échantillonnage et à des outils d'analyse de données personnalisés pour accroître l'automatisation et la fiabilité de l'échantillonnage et, par conséquent, améliorer le potentiel de cette technique 7 , 10 , 13 . Cela nous a permis d'écraser, en termes de contenu en COV, de grands ensembles d'échantillons ( par exemple, aliments d'origines différentes avec de nombreuses réplicas, germoplasmes entiers), pour analyser l'influence de plusieurs modes expérimentaux sur la libération de COV ( par exemple différentes concentrationsD'un ingrédient donné, des intensités diverses d'un paramètre technologique spécifique) et pour surveiller les COV associés à un bioprocessage ( par exemple, une oxydation enzymatique, une fermentation alcoolique). Ici, afin d'illustrer le potentiel de PTR-ToF-MS dans le secteur agroalimentaire, nous présentons trois applications paradigmatiques: la détection de COV libérés lors de la fermentation acide lactique du yaourt induite par différentes cultures microbiennes de démarrage (surveillance en ligne des bioprocédés ), La surveillance des COV associés à différents cultivars de pommes (dépistage à grande échelle) et l'étude in vivo de la libération de COV retronasale lors de la consommation de café (analyse de l'analyse du nez).

<table><tbody><tr><td>PTR-TOF 8000 Haute Résolution PTR-TOF-MS</td><td>Ionicon Analytik Ges.m.b.H.</td><td>PTR-TOF 8000</td><td>Un détecteur de composés organiques volatils (COV) qui permet une quantification continue des COV avec une résolution de masse très élevée</td></tr><tr><td>. MPS 2XL</td><td>Gerstel</td><td></td><td>Un passeur d’échantillons multifonctionnel&nbsp ;</td></tr><tr><td>Unité d’étalonnage de gaz</td><td>Ionicon Analytik Ges.m.b.H.</td><td>GCU-s / GCU-a</td><td>Un système de dilution de gaz dynamique qui fournit des quantités variables mais connues de différents composés standard dans un flux de gaz porteur</td></tr><tr><td>TofDaq</td><td>Tofwerk AG</td><td>gratuitement disponible à http://soft.tofwerk.com/&nbsp;&nbsp;&nbsp ;</td><td>Un logiciel d’acquisition de données&nbsp ; (pour l’acquisition de Spectra)</td></tr><tr><td>MATLAB&nbsp ;</td><td>MathWorks</td><td>http://it.mathworks.com/products/matlab/</td> <td>Un langage informatique technique et un environnement interactif pour le développement d’algorithmes, la visualisation et l’analyse de données</td></tr><tr><td>R</td><td>The R Foundation</td><td>disponible gratuitement sur https://cran.r-project.org/mirrors.html&nbsp;&nbsp ;</td><td>Un langage et un environnement pour le calcul statistique et le graphisme</td></tr></tbody></table>

ptr-tof-ms couplé avec un système d&#39;échantillonnage automatisé et une analyse de données sur mesure pour les études alimentaires: analyse du bioprocessus, du dépistage et de l&#39;analyse du nez

PTR-ToF-MS Coupled with an Automated Sampling System and Tailored Data Analysis for Food Studies: Bioprocess Monitoring, Screening and Nose-space Analysis

La réaction de transfert de protons (PTR), combinée à un Spectromètre de masse de temps de vol (ToF), est une approche analytique basée sur l&#39;ionisation chimique qui appartient aux technologies Spectrométrie de masse à injection directe (DIMS). Ces techniques permettent la détermination rapide des composés organiques volatils (COV), assurant une sensibilité et une précision élevées. En général, PTR-MS ne nécessite ni la préparation de l&#39;échantillon ni la destruction de l&#39;échantillon, ce qui permet une analyse en temps réel et non invasive des échantillons. Les PTR-MS sont exploités dans de nombreux domaines, de la chimie environnementale et atmosphérique aux sciences médicales et biologiques. Plus récemment, nous avons développé une méthodologie basée sur le couplage PTR-ToF-MS avec un échantillonneur automatisé et des outils d&#39;analyse de données personnalisés, pour augmenter le degré d&#39;automatisation et, par conséquent, améliorer le potentiel de la technique. Cette approche nous a permis de surveiller les bioprocédés ( p. Ex ., L&#39; oxydation enzymatique, la fermentation alcoolique), pour écraser de grands ensembles d&#39;échantillons (Par exemple des origines différentes, des germoplasmes entiers) et d&#39;analyser plusieurs modes expérimentaux ( p. Ex . Différentes concentrations d&#39;un ingrédient donné, différentes intensités d&#39;un paramètre technologique spécifique) en termes de contenu en COV. Ici, nous rapportons les protocoles expérimentaux illustrant différentes applications possibles de notre méthodologie: c&#39;est-à-dire la détection de COV libérés lors de la fermentation acide lactique du yogourt (surveillance en ligne du bioprocessus), la surveillance des COV associés à différents cultivars de pomme (criblage à grande échelle) , Et l&#39;étude in vivo de la libération des COV retronasales lors de la consommation de café (analyse du nez).

Le profil volatil des échantillons a abouti à un spectre de masse complet pour la gamme de masse souhaitée acquise chaque seconde. Sur la figure 2 , un exemple de spectre moyen acquis pendant le bioprocessage en ligne du yogourt est donné 32 . Dans tous les spectres, plus de 300 pics de masse dans la gamme m / z jusqu'à 250 Th peuvent être identifiés 32 . <img alt...

La spectrométrie de masse à temps de réaction de transfert de protons en vol permet une analyse à haute sensibilité, rapide et non invasive des composés organiques volatils. Pour démontrer son potentiel, nous donnons trois exemples : la fermentation lactique du yaourt (suivi des bioprocédés en ligne), différents génotypes de pommes (criblage à grande échelle) et l’espace rétronasal après avoir bu du café (analyse nosespace).

PTR-ToF-MS couplé avec un système d&#39;échantillonnage automatisé et une analyse de données sur mesure pour les études alimentaires: analyse du bioprocessus, du dépistage et de l&#39;analyse du nez

Proton Transfer Reaction (PTR), combined with a Time-of-Flight (ToF) Mass Spectrometer (MS) is an analytical approach based on chemical ionization that ...

L’objectif général de cet article est de démontrer le potentiel de la PTR-ToF-MS pour l’analyse directe des composés organiques volatils dans les sciences et technologies alimentaires, et en particulier l’importance de l’échantillonnage automatisé et de l’analyse de données sur mesure. Les composés organiques volatils jouent un rôle clé dans la science et la technologie alimentaires, à la fois parce qu’ils contrôlent la perception des saveurs et des odeurs, et parce qu’ils fournissent un outil pour le suivi de la qualité des aliments. La sensibilité élevée et l’injection rapide et directe font du PTRMS l’un des meilleurs choix pour la surveillance de la libération de composés organiques volatils, pour la surveillance des bioprocédés, pour le criblage de grands ensembles de données et pour l’analyse de l’espace nasal.Nous développons également les données appropriées et les outils d’analyse nécessaires à l’exploitation correcte d’ensembles de données vastes et complexes, tels qu’ils ont été utilisés par PTRMS dans un délai très court. La démonstration future de notre méthodologie peut inspirer des recherches dans différents domaines statistiques et scientifiques tels que la SENSOMIQUE, la métabolomique, l’analyse de chemin et la phonémique. Pour commencer la première expérience, ajoutez cinq millilitres de lait pasteurisé dans des flacons en verre de 20 millilitres équipés de septa en silicone PTFE.Transférez ensuite les échantillons dans un échantillonneur automatique GC multifonctionnel équipé d’un plateau de contrôle de la température. Utilisez le bras robotique de l’échantillonneur automatique pour inoculer les flacons avec les cultures de démarrage microbiennes, réglez le temps d’incubation en fonction de la typologie du processus souhaité et des spécifications rapportées par le fabricant de la culture de démarrage. Ensuite, réglez l’échantillonneur automatique pour analyser un échantillon après l’autre, obtenant ainsi une surveillance en ligne des composés organiques volatils de la fermentation de l’acide lactique pendant la préparation du yogourt.La deuxième expérience permet de sélectionner au moins cinq pommes au stade de maturation souhaité sans aucun dommage visible pour chaque variété. Conservez les pommes pendant la période souhaitée à quatre degrés Celsius. Ensuite, prélevez cinq disques cylindriques de chaque pomme à l’aide d’un échantillonneur à lame de chair comprenant une partie du tissu du cortex et en évitant la partie centrale avec des graines.Après congélation des échantillons et de l’azote liquide, homogénéisez-les. Placez trois répliques d’échantillons de pommes de 2,5 grammes de chaque variété dans des flacons en verre de 20 millilitres. Mélangez chaque échantillon avec une solution antioxydante obtenue en dissolvant un gramme de chlorure de sodium, 12,5 milligrammes d’acide ascorbique et 12,5 milligrammes d’acide citrique dans 2,5 millilitres d’eau déminéralisée.Incuber les échantillons à 40 degrés Celsius. Réglez ensuite l’échantillonneur automatique pour qu’il analyse automatiquement les composés organiques volatils. Pour la dernière expérience, préparez du café infusé à partir d’échantillons de café moulu avec une cafetière de six tasses en utilisant 450 millilitres d’eau et 30 grammes de café en poudre.Transférez le café infusé dans une bouteille et placez la bouteille dans un bain-marie thermostatique à 60 degrés Celsius. Indiquez le rapport entre le rapport entre l’eau et la poudre, le type d’eau minérale utilisé, le type de cafetière et la procédure adoptée pour obtenir la boisson au café. Pour chaque infusion de café, transférez des aliquotes de 7,5 millilitres dans une tasse en polystyrène de 40 millilitres avec un bouchon en plastique.Demandez à chaque panéliste de goûter la boisson selon le protocole. Alors que le PTR-ToF-MS échantillonne en permanence la concentration de l’espace du nez via un embout nasal ergonomique en caoutchouc de silicone à usage unique au nez de chaque panéliste. Cette tourelle nasale est reliée au PTR-ToF-MS par un tube PIC avec la pièce en contact avec le panéliste à température ambiante et le tube restant chauffé à 110 degrés Celsius et un tuyau d’entrée qui relie l’interface d’échantillonnage à l’instrument.Pour effectuer des mesures de l’espace de tête des échantillons, injectez directement de l’air dans l’espace de tête du tube de dérive PTRMS en insérant l’extrémité de l’entrée du PTRMS dans l’espace de tête de l’échantillon. Avant et pendant les mesures, réglez et vérifiez constamment les conditions d’ionisation suivantes dans le tube de dérive pour obtenir un rapport E/N de 140 Townsend. Si un échantillonneur automatique est utilisé, réglez le débit d’entrée minimum à 40 centimètres cubes standard.Réglez le temps d’échantillonnage par voie d’acquisition ToF sur une plage de rapport de charge principale. Utilisez le logiciel développé par nos soins pour corriger les pertes de comptage dues au temps mort du détecteur d’ions et effectuer l’étalonnage interne, la réduction du bruit par annotation composée et l’extraction des pics. Exploitez les données en effectuant une analyse composée de principes, une analyse de variance, le test post-hoc de Tukey et d’autres analyses statistiques, en adaptant les packages existants développés à l’aide de Matlab.Les trois expériences fournissent des exemples d’application de notre méthodologie de surveillance des processus biologiques, de criblage d’ensembles d’échantillons et d’analyse in vivo de l’espace nasal. Le profil en ligne des composés organiques volatils des échantillons donne un spectre de masse complet chaque seconde et plus de 300 pics de masse peuvent être identifiés dans les spectres moyens acquis pendant la fermentation du yaourt. La cinétique de fermentation de neuf pics de masse sélectionnés pendant la fermentation du yogourt à l’aide de quatre cultures de démarrage différentes est illustrée ici.La plupart de ces substances volatiles présentaient une cinétique microbienne classique avec une phase initiale de latence suivie d’une phase de croissance et d’une phase post-logarithmique. Il est intéressant de noter que l’analyse en ligne a mis en évidence une cinétique d’appauvrissement particulière pour quatre composés contenant du soufre, qui peuvent avoir un effet sensoriel même à une très faible concentration. Le dendrogramme à base de composés organiques volatils associé à une importante collection de pommes représentée par une 198 sessions met en évidence la présence de six grappes principales principalement déterminées par les esters et les alcools.Les profils cumulés de cinq testeurs de café représentés par des graphiques radiaux sont présentés ici. Les résultats démontrent la présence de différences reproductibles et pertinentes entre les panélistes, comme c’est le cas pour les panélistes P un et P deux. La différence des échantillons, la méthodologie la plus éprouvée peuvent fournir des données fiables sur la libération de composés organiques volatils, qui, comparées à nos méthodes, peuvent être obtenues dans un délai plus court.La possibilité de mesurer de nombreux échantillons est la caractéristique clé de notre approche. Parce qu’il permet de contrôler et de tracer la viabilité des échantillons biologiques. Après ce développement, cette méthodologie a été rémunératrice pour les chercheurs dans différents domaines liés au suivi des composés organiques volatils afin d’explorer le lien entre leur libération et la génétique et le dépistage des populations.Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne idée de la façon d’explorer le potentiel du PTR-ToF-MS dans l’analyse des aliments et de la technologie pour analyser la volatilité des fruits. N’oubliez pas que les échantillons et la ligne de mesure sont exposés à l’air pendant votre expérience. Évitez donc d’introduire certaines sources de composés organiques volatils.Un autre avantage du PTRMS est qu’il n’implique pas l’utilisation de solvants ou de colorants dangereux et qu’il s’agit d’une technique de chimie verte. Cependant, n’oubliez pas que vos échantillons peuvent être extrêmement dangereux.

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Échantillonnage et analyse des signaux olfacteurs d’animaux

Le manuscrit présente l’échantillonnage sur place des tumeurs cérébrales humaines avec microextraction de phase solide suivie de leur profilage biochimique vers la découverte de biomarqueurs.

Échantillonnage et extraction sur place de tumeurs cérébrales pour l’analyse de la métabolomique et de la lipidomique

Méthode de criblage d’analogues du fentanyl en fonction de leur temps de rétention, de leur mobilité et de leur profil de fragmentation par spectrométrie de masse.

Dépistage analogique du fentanyl à l’aide de LC-TIMS-TOF MS/MS

Ce protocole présente un flux de travail entièrement automatisé pour l’extraction de la géosmine et du 2-méthylisobornéol à partir de l’eau et des tissus de poissons riches en lipides. La méthode permet de détecter précocement ces molécules avant qu’elles n’atteignent les seuils d’odeur. Des données représentatives d’un milieu aquacole sont fournies.

Extraction et détection de la géosmine et du 2-méthylisobornéol dans l’eau et les poissons à l’aide de sondes d’extraction par sorption de grande capacité et de GC-MS

Ce protocole fournit une méthode pour l’optimisation globale systématique des biocapteurs génétiquement codés par la génération et l’évaluation de bibliothèques génétiques assistées par automatisation. Ceci est associé à des méthodologies de conception d’expérience pour rationaliser l’expérimentation et permettre la sélection de composants génétiques pour ajuster les biocapteurs à des résultats de conception spécifiques.

Échantillonnage efficace de l’espace de conception de biocapteurs génétiquement codés grâce à un plan d’expériences et à un flux de travail d’automatisation

Découvrez l'analyse des composés organiques volatils par PTR-ToF-MS pour la science alimentaire avec échantillonnage automatisé. Cette méthode permet le suivi de fermentation, le criblage de génotypes et l'analyse de l'espace nasal.

PTR-ToF-MS couplé avec un système déchantillonnage automatisé et une analyse de données sur mesure pour les études alimentaires: analyse du bioprocessus, du dépistage et de lanalyse du nez (Vidéo) | JoVE Journal

PTR-ToF-MS couplé avec un système d'échantillonnage automatisé et une analyse de données sur mesure pour les études alimentaires: analyse du bioprocessus, du dépistage et de l'analyse du nez

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