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ヘッドスペース固相微小抽出を用いたブラックカラントフルーツの揮発性化合物のガスクロマトグラフィー-質量分析法のプロファイリング

DOI:

10.3791/62421

⸱

June 9th, 2021

 ,  , 
1Departamento de Biología Molecular y Bioquímica, Campus de Teatinos, Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora”, Universidad de Málaga-Consejo Superior de Investigaciones Científicas

In This Article

Summary

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ヘッドスペース固相マイクロ抽出 - ガスクロマトグラフィープラットフォームは、熟したブラックカラント果実の迅速で信頼性の高い半自動揮発性同定と定量を目的として説明します。この技術は、果実の香りに関する知識を高め、繁殖を目的として強化された風味を有する品種を選択するために使用することができる。

Abstract

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熟した果実が放出する揮発性有機化合物(VOC)の測定に関心が高まっており、高められた有機的特性を有する品種や品種を飼育し、消費者の受け入れを高める目的で行われています。ハイスループットメタボロミックプラットフォームは、フルーツの味と香りの品質(揮発性)を担う主要化合物を含む、異なる植物組織における代謝産物の広い範囲を定量化するために最近開発されました。ヘッドスペース固相微小抽出(HS-SPME)とガスクロマトグラフィー質量分析(GC-MS)を併用した方法を、熟したブラックカラント果実によって放出されるVOCの同定と定量化について、その風味と健康上の利点を高く評価するベリーをここに記載する。

ブラックカラント植物の熟した果実(リブス・ニクルム)を収穫し、液体窒素中で直接凍結した。組織均質化後、微細な粉末を製造し、試料を解凍し、すぐに塩化ナトリウム溶液と混合した。遠心分離後、上清を塩化ナトリウムを含むヘッドスペースガラスバイアルに移した。VOCは、固相微小抽出(SPME)繊維とガスクロマトグラフを用いてイオントラップ質量分析計に結合して抽出した。結果として得られたイオンクロマトグラムに対して揮発性定量を行い、各VOCに対して特定 のm/z イオンを用いて、正しいVOC注釈を用いて、純粋な市販規格の保持時間と質量スペクトルをサンプルと同じ条件で実行して比較することにより確認した。対照的なヨーロッパの場所で栽培された熟したカシスフルーツで60以上のVOCが同定されました。同定されたVOCの中でも、テルペノイドやC6揮発性物質などの主要な香気化合物を、ブラックカラントフルーツ品質のバイオマーカーとして使用することができます。また、将来の改善を含め、この方法の利点と欠点についても議論する。さらに、バッチ補正のための制御の使用とドリフト強度の最小化が強調されている。

Introduction

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フレーバーは、あらゆる果物にとって不可欠な品質特性であり、消費者の受け入れに影響を与え、市場性に大きな影響を与えます。味覚は味覚と嗅覚系の組み合わせを伴い、食用植物部分に蓄積する幅広い化合物の存在と濃度に化学的に依存し、VOCの場合には、熟した果実によって放出される1,2。伝統的な繁殖は収量や害虫耐性などの農学特性に焦点を当ててきましたが、風味を含む果物の品質特性の改善は、遺伝的複雑さとこれらの特性を適切に表現するのが難しいため、長い間無視されてきたため、消費者の不満3,4につながっています。メタボロミックプラットフォームの最近の進歩は、フルーツの味とアロマ5,6,7,8を担う主要化合物の同定と定量化に成功しています。さらに、代謝産物プロファイリングとゲノムまたはトランスクリプトツールの組み合わせは、遺伝的に基になる果実フレーバーの解明を可能にし、繁殖プログラムは、強化された有機的特徴を有する新品種を開発するのに役立つ

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Protocol

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1. フルーツの収穫

  1. 十分な果物材料と変動性を確保するために、遺伝子型および/または処理ごとに4〜6の植物の間で成長します。
  2. 可能であれば、同じ日付にサンプルを収穫します。十分な果物材料がない場合は、別の日付に収穫されたサンプルを一緒にプールします。
    注意:VOCプロファイルが昼/概日リズム28、29、30、31の影響を受けるので、収穫時間(午前、正午、午後)はほぼ同じままにすることをお勧めします。
  3. 目視観察32により果実熟成段階を評価する。熟成状態がVOC排出に強く影響を与えるため、同じ熟成段階からフルーツをプールします。損傷を受けた果物や病原体に感染した果物は捨てる。
    注:果実の熟度をより良く評価するために、テクスチャ解析を実行することができます33。さらに、開花後の日数をカウントして、プールされた果物が同様の熟成段階に属していることを確認するために使用することができます。
  4. VOC分析には、生物学的複製(3~5)あたり10~15個の果物を含む。
    注:ここでは、2018年夏に「アンデガ....

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Results

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異なる条件または場所で栽培された果物作物の大規模なセットで高スループットVOCプロファイリングが正確なアロマフェノタイピングのために必要です。ここでは、ブラックカラント品種における相対的なVOC定量化のための高速かつ半自動化されたHS-SPME/GC-MSプラットフォームを紹介します。VOC検出および同定は、ベリー果実種をプロファイリングするために開発されたライブラリに基づいた(表1)。HS-SPME/GC-MSにより得られた典型的な熟したブラックカラント果実揮発性プロファイル(全イオンクロマトグラム)を、上記の条件で示す図 1Aに示す。合計で、63のVOCが同定され、いくつかの化学クラスに属し、大部分はエステル(27)、アルデヒド(12)、アルコール(8)、ケトン(7)、テルペン(5)、およびフラン(3)である。。

テルペノイド化合物、エステル類、及びC6化合物は、ブラックカラント揮発を支配し、新鮮な果実の香りにとって重要であると記載されている

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Discussion

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果実の香りの繁殖は、揮発性化合物の合成と適切なフェノタイピングのための技術の欠如の根底にある複雑な遺伝学と生化学によって長い間妨げられてきた。しかし、最近のメタボロミックプラットフォームの進歩は、ゲノムツールと組み合わせることで、最終的に消費者の好みを担当する代謝産物の同定と改善されたフレーバー3で作物を繁殖させることを可能にしています。ほとんどの進歩は、モデルフルーツ、トマト9,10で達成されているが、同様の結果は、イチゴ、リンゴ、またはブルーベリー2、12、35、36などの他の経済的に関連する作物種で達成することができる。

この論文は、繊細な風味と顕著な栄養価で.......

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Disclosures

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著者らは利益相反を宣言しない。

Acknowledgements

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著者らは、HS-SPME/GC-MS測定のためにマラガ大学の セルビシオ・インタレス・デ・アポヨ・ア・ラ・インベスティガシオンに 感謝する。我々は、揮発性定量化におけるサラ・フェルナンデス・パラシオス・カンポスの支援を認める。また、グッドベリーのコンソーシアムメンバーにフルーツ素材を提供してくれたこともお礼を申し上げています。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
10 mL スクリュートップヘッドスペースバイアルThermo Scientific10-HSV
18 mm スクリューキャップ シリコン/PTFEThermo Scientific18-MSC
5 mL チューブ HDPE スクリューキャップ付きVWR216-0153
遠心分離Thermo Scientific75002415
HPLC 用メタノールMerck34860-1L-R
N-ペンタデカン (D32, 98%)ケンブリッジ同位体研究所DLM-1283-1
塩化ナトリウムメルクS9888
SPME 繊維 PDMS/DVBメルク57345-U
ステンレス製の粉砕ジャー TissueLyserQiagen69985
TissueLyser IIQiagen85300乳鉢と乳棒または極低温ミルで置換可能
トレースGCガスクロマトグラフ-ITQ900イオントラップ質量分析計Thermo Scientific
Triplus RSHオートサンプラー(自動SPME装置付き) Thermo Scientific1R77010-0450
HPLC用水Merck270733-1L
Xcalibur 4.2 SP1Thermo Scientificソフトウェア
機

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Klee, H. J. Improving the flavor of fresh fruits: Genomics, biochemistry, and biotechnology. New Phytologist. 187 (1), 44-56 (2010).
  2. Ferrão, L. F. V., et al. Genome-wide association of volatiles reveals candidate loci for blueberry flavo....

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