Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-06-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 29 s
Description: 学ぶヘッドスペース固相微小抽出とガスクロマトグラフィー質量分析法によるブラックカラントの揮発性化合物プロファイリング。1日22サンプルの半自動化手法で果実の香気成分を迅速に同定・定量し、育種における優良品種選別に活用できます。

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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。

1. フルーツの収穫
<ol><li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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」、「ベン・トロン」、「ベン・ガアン」、「ベン・ティラン」、「ティホープ」品種の13〜20個の果物(生物学的複製)の3つの別々のプールが2018年夏に2か所(ポーランドとスコットランド)で収穫され、液体窒素で直接凍結されました。その後、サンプルを実験室に送り、以下に説明するように処理した。</li>
	<li>収穫後、すべての果物を液体窒素で直ちに凍結し、処理まで-80°Cで保存します。 注:可能であれば、収穫後に直接果物を加工することができます。この場合、新鮮な果実はミキサーで均質化し、計量し、直接分析することができる(ステップ3.1以降)。しかし、さらなる収穫後分解プロセスから果物を防ぐために、新鮮な材料は、クーラー(4°C)に保存し、できるだけ迅速に処理する必要があります。適切に処理しないと、液体窒素が冷やや傷を引き起こし、換気の悪い空間で窒息を引き起こす可能性があります。</li>
</ol>2. フルーツサンプルおよび試薬の調製
<ol><li>果物を細かい粉末に粉砕し、液体窒素の助けを借りて常に冷凍しておいてください。均質化には、極低温ミル、ビーズミル、モルタルと害虫を使用してください。サンプルの解凍を避けるために液体窒素とステンレス粉砕瓶やモルタルと害虫を事前に冷却します。 注: 適切な VOC 抽出を確実にするために、サンプルを微粉末に均質化することが重要です。</li>
	<li>液体窒素で以前に冷却された5 mLチューブ内の凍結材料の1g(ステップ2.1から)を秤量し、正確な重量に注意してください。材料は、処理ステップ3.1まで-80°Cに保ちます。</li>
	<li>VOC 抽出や HS-SPME/GC-MS のパフォーマンスなど、技術的な変動を確認するために、分析に「参照」または「制御」サンプルを含めます。この目的のために、ランダムに選ばれたフルーツサンプルの混合物を一緒にプールし、VOC分析のために1日に少なくとも1つの制御サンプルを含める。さらに、ステップ2.5で説明したように、内部標準を使用して、強度ドリフトの影響を最小限に抑えます。</li>
	<li>20%(w/v)の塩化ナトリウム溶液を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)グレードの水(以下、NaCl溶液と呼びます)で調製します。磁気攪拌機の助けを借りてNaClを溶解します。1 サンプル当たり 1 mL の溶液の可用性を確保してください。</li>
	<li>純粋な市販標準から N-ペンタデカンのHPLCグレードメタノール(D32、98%)で1ppm溶液を調製(以下、内部標準と称する)。 注: N-ペンタデカン-d32は内部標準として使用され、サンプルあたり5 μLが必要になります。メタノールはヒュームフードの下で操作する必要があります。</li>
	<li>VOCの識別のための純粋な商業標準のHPLC等級メタノールの1 ppmの解決を準備する(本研究で使用される商業規格のリストについては 表1 を参照)。</li>
	<li>必要なバイアルに0.5 gのNaClを加えて、10 mLスクリューキャップヘッドスペースバイアルを用意します。ねじキャップには、軟質材料、 すなわち、内側に薄いポリテトラフルオロエチレンフィルムを有するシリコーンからなる隔隔を含み、汚染を避けるようにしてください。</li>
</ol>3. サンプル準備
<ol><li>計量した凍結サンプルを含む5mLチューブに1mLのNaCl溶液を加えます。サンプルが完全に解凍され、均質化されるまでチューブを振ります。</li>
	<li>5000× g で遠心分離機を室温で5分間。</li>
	<li>1000 μL ピペットチップを使用して上清をNaCl含有ヘッドスペースバイアルに移します。このプロセスを容易にするために、先端の端をカットします。</li>
	<li>サンプルを含むヘッドスペースバイアルに5μLの内部標準を追加します。</li>
</ol>4. HS-SPME/GC-MS データ取得
<ol><li>セクション 4 で説明されている HS-SPME/GC-MS の自動実行を行う場合は、閉じたヘッドスペースバイアルを GC-MS オートサンプラーに室温で配置します。オートサンプラーの連続した位置に生物学的複製を置かないでください。代わりに、強度ドリフトの影響を最小限に抑えるためにランダムに配布します。 注:約10〜12バイアルは、サンプルの安定性に影響を与えることなく、オートサンプラーに一度に配置することができます。</li>
	<li>50°Cで10分間、17xgで攪拌してヘッドスペースバイアルを10分間プレインキュベートする。</li>
	<li>SPMEデバイスをバイアルに挿入し、17 x gで攪拌して50°Cで30分間VOC抽出のためにヘッドスペースにファイバーを露出 させます。</li>
	<li>揮発性脱着用の無分着モードで250°Cで1分間、注入口に繊維を導入します。</li>
	<li>250°Cで5分間、窒素(1バーN2、≥99.8%純粋)でSPMEクリーニングステーションで繊維を洗浄します。 約100倍の繊維を再利用してください。</li>
	<li>イオントラップ質量分析計( 材料表参照)に結合したガスクロマトグラフでVOCを分析し、ヘリウムの一定の流れ(99.9999%の純度を≥)でクロマトグラフィーを行い、60m x 0.25mm x 1 μmの寸法を持つカラムで1mL/minのカラムを使用します。40°Cで3分間等温のオーブン温度プログラムを使用し、続いて8°C/minランプを250°Cにし、250°Cで5分間保持します。質量分析の場合は、転送ラインとイオン源温度をそれぞれ260°Cと230°Cに設定します。イオン化エネルギーを70 eVに、記録された質量範囲を1s当たり6回のスキャンで m/z 35-220に設定します。</li>
	<li>上記のように、市販規格の1ppm溶液を抽出して分析する。さらに、サンプルデータ取得前に300 μL NaCl溶液と900 μL HPLCグレードの水を混合した、希釈された商業規格をすべて含む混合物を実行し、装置の正しいキャリブレーションを確認します。さらに、各バッチにNaCl溶液を単独で含有するブランクサンプルを含む。</li>
</ol>5. GC-MSプロファイルクロマトグラムの分析:VOC同定と半定量化
<ol><li>製造元が提供するソフトウェアで、生の GC-MS プロファイル ファイルを開きます。化合物を同定するには、サンプルのクロマトグラムから決定された保持時間と質量スペクトルとコヴァッツのリニア保持インデックスを、本物の標準から得られた保持インデックスと比較します。各商用規格について、保持時間と最も豊富な m/z イオンにアポイントニングします。次に、VOCごとに特定の m/z イオンを選択します(表 1)。</li>
	<li>選択したGC-MS生ファイルの標準保存時間と選択した m/z イオンに基づいて、VOCピークを自動的に統合します。このためには、保持時間と選択した m/z イオンを持つ各 VOC のリストを提供します。ソフトウェアは、シーケンス設定で提供される同じ保持時間と m/z イオンに対応するピーク領域を自動的に統合しますが、各ピークの正しい統合を確認し、必要に応じて手動で修正します。</li>
	<li>インストゥルメンタル変動と強度ドリフトを最小限に抑えるために、内部標準のピーク領域を内部標準のピーク領域に対して計算します。 注:異なる遺伝子型または成長および貯蔵条件からの果物を分析するとき、それは非常に水分の相違による希釈効果を排除するために、果実乾燥重量含有量に対してVOC含有量を決定することを強くお勧めします。</li>
	<li>バッチ効果補正の場合、各サンプルのVOCピーク領域を、同じ実行で分析したコントロールサンプル内の対応するピーク領域に正規化します。 注: 相対的な VOC 定量が得られます。しかし、実験の目的のために、VOC含有量は、任意のサンプルに対して相対的に決定することができる(例えば、未処理の果実は、VOCレベルに対する貯蔵の影響を比較する)。</li>
</ol>

<ol><li>Klee, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+the+flavor+of+fresh+fruits%3A+Genomics%2C+biochemistry%2C+and+biotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytologist%22%5BJournal%5D)">Improving the flavor of fresh fruits: Genomics, biochemistry, and biotechnology.</a> New Phytologist. 187 (1), 44-56 (2010).</li>
<li>Ferrão, L. F. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome-wide+association+of+volatiles+reveals+candidate+loci+for+blueberry+flavor%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytologist%22%5BJournal%5D)">Genome-wide association of volatiles reveals candidate loci for blueberry flavor.</a> New Phytologist. 226 (6), 1725-1737 (2020).</li>
<li>Klee, H. J., Tieman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+genetics+of+fruit+flavour+preferences%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Genetics%22%5BJournal%5D)">The genetics of fruit flavour preferences.</a> Nature Reviews Genetics. 19, 347-356 (2018).</li>
<li>Vallarino, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+quantitative+trait+loci+and+candidate+genes+for+primary+metabolite+content+in+strawberry+fruit%5BTitle%5D)+AND+%22Horticulture+Research%22%5BJournal%5D)">Identification of quantitative trait loci and candidate genes for primary metabolite content in strawberry fruit.</a> Horticulture Research. 6, 4(2019).</li>
<li>Jung, K., Fastowski, O., Poplacean, I., Engel, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+and+sensory+evaluation+of+volatile+constituents+of+fresh+blackcurrant+%28Ribes+nigrum+L.%29+fruits%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Agricultural+and+Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Analysis and sensory evaluation of volatile constituents of fresh blackcurrant (Ribes nigrum L.) fruits.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 65 (43), 9475-9487 (2017).</li>
<li>Vallarino, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+diversity+of+strawberry+germplasm+using+metabolomic+biomarkers%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Genetic diversity of strawberry germplasm using metabolomic biomarkers.</a> Scientific Reports. 8, 14386(2018).</li>
<li>Zhang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insights+into+the+major+aroma-active+compounds+in+clear+red+raspberry+juice+%28Rubus+idaeus+L.+cv.+Heritage%29+by+molecular+sensory+science+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Insights into the major aroma-active compounds in clear red raspberry juice (Rubus idaeus L. cv. Heritage) by molecular sensory science approaches.</a> Food Chemistry. 336, 127721(2021).</li>
<li>Farneti, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+blueberry+aroma+complexity+by+chromatographic+and+direct-injection+spectrometric+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Plant+Science%22%5BJournal%5D)">Exploring blueberry aroma complexity by chromatographic and direct-injection spectrometric techniques.</a> Frontiers in Plant Science. 8, 617(2017).</li>
<li>Tikunov, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+genetic+and+functional+analysis+of+flavor+in+commercial+tomato%3A+the+FLORAL4+gene+underlies+a+QTL+for+floral+aroma+volatiles+in+tomato+fruit%5BTitle%5D)+AND+%22The+Plant+Journal%22%5BJournal%5D)">The genetic and functional analysis of flavor in commercial tomato: the FLORAL4 gene underlies a QTL for floral aroma volatiles in tomato fruit.</a> The Plant Journal. 103 (3), 1189-1204 (2020).</li>
<li>Tieman, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+chemical+genetic+roadmap+to+improved+tomato+flavor%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor.</a> Science. 355 (6323), 391-394 (2017).</li>
<li>Sánchez-Sevilla, J. F., Cruz-Rus, E., Valpuesta, V., Botella, M. A., Amaya, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deciphering+gamma-decalactone+biosynthesis+in+strawberry+fruit+using+a+combination+of+genetic+mapping%2C+RNA-Seq+and+eQTL+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Genomics%22%5BJournal%5D)">Deciphering gamma-decalactone biosynthesis in strawberry fruit using a combination of genetic mapping, RNA-Seq and eQTL analyses.</a> BMC Genomics. 15, 218(2014).</li>
<li>Kumar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome-wide+scans+reveal+genetic+architecture+of+apple+flavour+volatiles%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Breeding%22%5BJournal%5D)">Genome-wide scans reveal genetic architecture of apple flavour volatiles.</a> Molecular Breeding. 35, 118(2015).</li>
<li>Bauchet, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+major+loci+and+genomic+regions+controlling+acid+and+volatile+content+in+tomato+fruit%3A+implications+for+flavor+improvement%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytologist%22%5BJournal%5D)">Identification of major loci and genomic regions controlling acid and volatile content in tomato fruit: implications for flavor improvement.</a> New Phytologist. 215 (2), 624-641 (2017).</li>
<li>Sánchez, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+integrative+%27+omics%27+approach+identifies+new+candidate+genes+to+impact+aroma+volatiles+in+peach+fruit%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Genomics%22%5BJournal%5D)">An integrative ' omics' approach identifies new candidate genes to impact aroma volatiles in peach fruit.</a> BMC Genomics. 14, 343(2013).</li>
<li>Hummer, K. E., Dale, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Horticulture+of+Ribes%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Pathology%22%5BJournal%5D)">Horticulture of Ribes.</a> Forest Pathology. 40 (3-4), 251-263 (2010).</li>
<li>Vagiri, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phenols+and+ascorbic+acid+in+black+currants+%28Ribes+nigrum+L.%29%3A+Variation+due+to+genotype%2C+location%2C+and+year%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Agricultural+and+Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Phenols and ascorbic acid in black currants (Ribes nigrum L.): Variation due to genotype, location, and year.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 61 (39), 9298-9306 (2013).</li>
<li>Marsol-Vall, A., Kortesniemi, M., Karhu, S. T., Kallio, H., Yang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Profiles+of+volatile+compounds+in+blackcurrant+%28Ribes+nigrum%29+cultivars+with+a+special+focus+on+the+influence+of+growth+latitude+and+weather+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Agricultural+and+Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Profiles of volatile compounds in blackcurrant (Ribes nigrum) cultivars with a special focus on the influence of growth latitude and weather conditions.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 66 (28), 7485-7495 (2018).</li>
<li>Varming, C., Petersen, M. A., Poll, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+isolation+methods+for+the+determination+of+important+aroma+compounds+in+black+currant+%28Ribes+nigrum+L.%29+juice%2C+using+nasal+impact+frequency+profiling%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Agricultural+and+Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Comparison of isolation methods for the determination of important aroma compounds in black currant (Ribes nigrum L.) juice, using nasal impact frequency profiling.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 52 (6), 1647-1652 (2004).</li>
<li>Andersson, J., von Sydow, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+aroma+of+black+currants+I.+Higher+boiling+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Chemica+Scandinavica%22%5BJournal%5D)">The aroma of black currants I. Higher boiling compounds.</a> Acta Chemica Scandinavica. 18, 1105-1114 (1964).</li>
<li>Andersson, J., von Sydow, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+aroma+of+black+currants.+III.+Chemical+characterization+of+different+varieties+and+stages+of+ripeness+by+gas+chromatography%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Chemica+Scandinavica%22%5BJournal%5D)">The aroma of black currants. III. Chemical characterization of different varieties and stages of ripeness by gas chromatography.</a> Acta Chemica Scandinavica. 20, 529-535 (1966).</li>
<li>Andersson, J., von Sydow, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+aroma+of+black+currants+II.+Lower+boiling+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Chemica+Scandinavica%22%5BJournal%5D)">The aroma of black currants II. Lower boiling compounds.</a> Acta Chemica Scandinavica. 20, 522-528 (1966).</li>
<li>Marsol-Vall, A., Laaksonen, O., Yang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+processing+and+storage+conditions+on+volatile+composition+and+odor+characteristics+of+blackcurrant+%28Ribes+nigrum%29+juices%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Effects of processing and storage conditions on volatile composition and odor characteristics of blackcurrant (Ribes nigrum) juices.</a> Food Chemistry. 293, 151-160 (2019).</li>
<li>Del Castillo, M. L. R., Dobson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Varietal+differences+in+terpene+composition+of+blackcurrant+%28Ribes+nigrum+L%29+berries+by+solid+phase+microextraction%2Fgas+chromatography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Science+of+Food+and+Agriculture%22%5BJournal%5D)">Varietal differences in terpene composition of blackcurrant (Ribes nigrum L) berries by solid phase microextraction/gas chromatography.</a> Journal of the Science of Food and Agriculture. 82 (13), 1510-1515 (2002).</li>
<li>Azzi-Achkouty, S., Estephan, N., Ouaini, N., Rutledge, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Headspace+solid-phase+microextraction+for+wine+volatile+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Reviews+in+Food+Science+and+Nutrition%22%5BJournal%5D)">Headspace solid-phase microextraction for wine volatile analysis.</a> Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 57 (10), 2009-2020 (2017).</li>
<li>Vallarino, J. G., et al. Acquisition of volatiles compounds by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVallarino%2C+JG+%22Plant+Metabolomics%3A+Methods+and+Protocols%22">Plant Metabolomics: Methods and Protocols</a>. Antonio, C. 1778, 225-239 (2018).</li>
<li>Moreira, N., Lopes, P., Cabral, M., Guedes de Pinho, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HS-SPME%2FGC-MS+methodologies+for+the+analysis+of+volatile+compounds+in+cork+material%5BTitle%5D)+AND+%22European+Food+Research+and+Technology%22%5BJournal%5D)">HS-SPME/GC-MS methodologies for the analysis of volatile compounds in cork material.</a> European Food Research and Technology. 242, 457-466 (2016).</li>
<li>Rambla, J. L., López-Gresa, M. P., Bellés, J. M., Granell, A. Metabolomic profiling of plant tissues. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRambla%2C+JL+%22Plant+Functional+Genomics+and+Protocols%2C+Methods+in+Molecular+Biology%22">Plant Functional Genomics and Protocols, Methods in Molecular Biology</a>. Alonso, J. M., Stepanova, A. N. 1284, Springer Science+Businesss. 221-235 (2015).</li>
<li>Abbas, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volatile+terpenoids%3A+multiple+functions%2C+biosynthesis%2C+modulation+and+manipulation+by+genetic+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Planta%22%5BJournal%5D)">Volatile terpenoids: multiple functions, biosynthesis, modulation and manipulation by genetic engineering.</a> Planta. 246 (5), 803-816 (2017).</li>
<li>Kolosova, N., Gorenstein, N., Kish, C. M., Dudareva, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+circadian+methyl+benzoate+emission+in+diurnally+and+nocturnally+emitting+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">Regulation of circadian methyl benzoate emission in diurnally and nocturnally emitting plants.</a> Plant Cell. 13 (10), 2333-2347 (2001).</li>
<li>Dudareva, N., Pichersky, E., Gershenzon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochemistry+of+plant+volatiles%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiology%22%5BJournal%5D)">Biochemistry of plant volatiles.</a> Plant Physiology. 135 (4), 1893-1902 (2004).</li>
<li>Borges, R. M., Ranganathan, Y., Krishnan, A., Ghara, M., Pramanik, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((When+should+fig+fruit+produce+volatiles%3F+Pattern+in+a+ripening+process%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Oecologica%22%5BJournal%5D)">When should fig fruit produce volatiles? Pattern in a ripening process.</a> Acta Oecologica. 37 (6), 611-618 (2011).</li>
<li>Jarret, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+transcript+and+metabolite+atlas+of+blackcurrant+fruit+development+highlights+hormonal+regulation+and+reveals+the+role+of+key+transcription+factors%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Plant+Science%22%5BJournal%5D)">A transcript and metabolite atlas of blackcurrant fruit development highlights hormonal regulation and reveals the role of key transcription factors.</a> Frontiers in Plant Science. 9, 1-22 (2018).</li>
<li>Li, B., Lecourt, J., Bishop, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+non-destructive+early+assessment+of+fruit+ripeness+towards+defining+optimal+time+of+harvest+and+yield+prediction-a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Plants%22%5BJournal%5D)">Advances in non-destructive early assessment of fruit ripeness towards defining optimal time of harvest and yield prediction-a review.</a> Plants. 7 (1), 3(2018).</li>
<li>Ul-Hassan, M. N., Zainal, Z., Ismail, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Green+leaf+volatiles%3A+Biosynthesis%2C+biological+functions+and+their+applications+in+biotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Biotechnology+Journal%22%5BJournal%5D)">Green leaf volatiles: Biosynthesis, biological functions and their applications in biotechnology.</a> Plant Biotechnology Journal. 13 (6), 727-739 (2015).</li>
<li>Gaston, A., Osorio, S., Denoyes, B., Rothan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applying+the+Solanaceae+strategies+to+strawberry+crop+improvement%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Plant+Science%22%5BJournal%5D)">Applying the Solanaceae strategies to strawberry crop improvement.</a> Trends in Plant Science. 25 (2), 130-140 (2020).</li>
<li>Gilbert, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identifying+breeding+priorities+for+blueberry+flavor+using+biochemical%2C+sensory%2C+and+genotype+by+environment+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Identifying breeding priorities for blueberry flavor using biochemical, sensory, and genotype by environment analyses.</a> PLoS ONE. 10 (9), 0138494(2015).</li>
<li>Bueno, M., Resconi, V. C., Campo, M. M., Ferreira, V., Escudero, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+robust+HS-SPME-GC-MS+method+for+the+analysis+of+solid+food+samples.+Analysis+of+volatile+compounds+in+fresh+raw+beef+of+differing+lipid+oxidation+degrees%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Development of a robust HS-SPME-GC-MS method for the analysis of solid food samples. Analysis of volatile compounds in fresh raw beef of differing lipid oxidation degrees.</a> Food Chemistry. 281, 49-56 (2019).</li>
<li>Burzynski-Chang, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HS-SPME-GC-MS+analyses+of+volatiles+in+plant+populations-quantitating+compound+%C3%97+individual+matrix+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">HS-SPME-GC-MS analyses of volatiles in plant populations-quantitating compound × individual matrix effects.</a> Molecules. 23 (10), 2436(2018).</li>
</ol>

著者らは利益相反を宣言しない。

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...

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2,4,9,10,11,12,13,14。
ブラックカラント(リブニクルム)ベリーは、ヨーロッパ、アジア、ニュージーランドの温帯で広く栽培されている風味と栄養特性のために高く評価されています15。生産のほとんどは、主にベリーの有機的特性のために、北欧諸国で非常に人気のある食品や飲料のために処理されます。果実の強烈な色と風味は、アントシアニン、糖、酸、および熟した果実に存在するVOCの組み合わせの結果である16,17,18。ブラックカラント揮発性物質の分析は、1960s19,20,21にさかのぼります。最近では、いくつかの研究は、黒カラントVOCに焦点を当て、果物のアロマ知覚のための重要な化合物を同定し、VOCコンテンツ5、17、18、22、23に対する遺伝子型、環境、または貯蔵および処理条件の影響を評価しています。
その多くの利点のために、ハイスループットの揮発性プロファイリングのための選択の技術はHS-SPME/GC-MS24,25である。高分子相で被覆されたシリカ繊維をシリンジ装置に取り付け、平衡相に達するまで繊維中の揮発性物質の吸着を可能にする。ヘッドスペース抽出は、matrix24に存在する不揮発性化合物から繊維を保護する。SPME は、高可変濃度(100万分の1の部品に対する部品)25個あたり多数のVOCを正常に分離することができます。また、限られたサンプル処理を必要とする無溶媒技術です。HS-SPMEの他の利点は、自動化の容易さと比較的低コストです。
しかし、VOCの化学的性質、抽出プロトコル(時間、温度、塩濃度を含む)、サンプル安定性、および十分な果実組織26,27の入手可能性に応じて、その成功は制限される可能性があります。本論文では、HS-SPMEによって分離され、イオントラップ質量分析計と結合されたガスクロマトグラフィーによって分析されるブラックカラントVOCのプロトコルを提示する。植物材料の量、サンプル安定性、抽出期間、クロマトグラフィーの期間のバランスが達成され、多数のブラックカラントサンプルを処理することができ、その一部がこの研究で提示された。特に、5つの品種(「アンデガ」、「ベントロン」、「ベン・ガアン」、「ベン・ティラン」、「ティホープ」)のVOCプロファイルおよび/またはクロマトグラムがサンプルデータとして提示され、議論されます。さらに、同じプロトコルは、イチゴ(フラガリアxアナナッサ)、ラズベリー(ルブシダエウス)、ブルーベリー(ヴァクシニウムspp.)などの他のフルーツベリー種でのVOC測定のために正常に実施されています。

<table><tbody><tr><td>10 mL スクリュートップヘッドスペースバイアル</td><td>Thermo Scientific</td><td>10-HSV</td><td></td></tr><tr><td>18 mm スクリューキャップ シリコン/PTFE</td><td>Thermo Scientific</td><td>18-MSC</td><td></td></tr><tr><td>5 mL チューブ HDPE スクリューキャップ付き</td><td>VWR</td><td>216-0153</td><td></td></tr><tr><td>遠心分離</td>機 <td>Thermo Scientific</td><td>75002415</td><td></td></tr><tr><td>HPLC 用メタノール</td><td>Merck</td><td>34860-1L-R</td><td></td></tr><tr><td>N-ペンタデカン (D32, 98%)</td> <td>ケンブリッジ同位体研究所</td><td>DLM-1283-1</td><td></td></tr><tr><td>塩化ナトリウム</td><td>メルク</td><td>S9888</td><td></td></tr><tr><td>SPME 繊維 PDMS/DVB</td><td>メルク</td><td>57345-U</td><td></td></tr><tr><td>ステンレス製の粉砕ジャー TissueLyser</td><td>Qiagen</td><td>69985</td><td></td></tr><tr><td>TissueLyser II</td><td>Qiagen</td><td>85300</td><td>乳鉢と乳棒または極低温ミルで置換可能</td></tr><tr><td>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</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Triplus RSHオートサンプラー(自動SPME装置付き</td><td>) Thermo Scientific</td><td>1R77010-0450</td><td></td></tr><tr><td>HPLC用水</td><td>Merck</td><td>270733-1L</td><td></td></tr><tr><td>Xcalibur 4.2 SP1</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td>ソフトウェア</td></tr></tbody></table>

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

Profiling Volatile Compounds in Blackcurrant Fruit using Headspace Solid-Phase Microextraction Coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry

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。

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<sup ...

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。

There is an increasing interest in measuring volatile organic compounds (VOCs) emitted by ripe fruits for the purpose of breeding varieties or cultivars ...

果物の香りを改善することは、繁殖プログラムの主な目的の一つです。そのためには、果物中の揮発性成分を測定できる信頼性の高い技術が必要です。この技術は速く、半自動化され、1日あたり22までのサンプルを測定することを可能にする。また、それは比較的安価であり、最小限のサンプル処理を必要とします。この方法は、経済的に重要なベリー作物など、すべての果物種に簡単に適用することができる。また、検出された化合物のライブラリーサイズを容易に大きくすることができる。まず、ウェイド冷凍サンプルを含む5ミリリットルのチューブに塩化ナトリウム溶液を1ミリリットル加えます。サンプルが完全に解凍され、均質化されるまでチューブを振ります。その後、室温で5分間5,000回gで遠心分離機を行う。1,000マイクロリットルピペットチップの端を切り、ヘッドスペースファイルを含む塩化ナトリウムに上清に転送するためにそれを使用します。ヘッドスペースファイルを含むサンプルごとに、5マイクロリットルの内部標準を追加します。閉じたヘッドスペースファイルをGC-MSオートサンプラーに室温で置き、HS-SPME/GC-MSを自動実行し、生物学的複製がオートサンプラーの連続した位置に配置されないようにします。17回G.17回で攪拌して52°Cでヘッドスペースファイルを10分間事前にインキュベートし、SPMEデバイスをバイアルに挿入してヘッドスペースにファイバーを露出させ、17倍のGで50°CでVOC抽出を行います。その後、250°Cで5分間窒素でSPMEクリーニングステーションで繊維をきれいにします。検出原稿に記載されているように、イオントラップ質量分析計に結合されたガスクロマトグラフでVOCを分析します。生の GC-MS プロファイル ファイルを開きます。化合物を同定するには、保持時間、質量スペクトル、コヴァッツリニアリテンションインデックスを、正規の標準から得られた保持インデックスと比較します。各商業規格について、イオンを充電する最も豊富な質量で保持時間にアポイントを付けます。次に、各 VOC に対して特定の M by Z イオンを選択します。バッチ効果補正の場合、各サンプルのVOCピーク領域を、同じ実行で分析したコントロールサンプル内の対応するピーク領域に正規化します。熟したブラックカラントフルーツ揮発性全イオンクロマトグラムプロファイルHS-SPME/GC-MSによって得られた63のVOCを同定した、エステル、アルデヒド、アルコール、ケトン、テルペンおよびフラン類は、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く。観察された最も豊富なピークのいくつかは、2つのモノテルペン、リナロールとテルピネオール、および2つのC6化合物、2-ヘキセナルおよび3-ヘキセナルに対応しています。純粋な商業規格のスペクトルとの比較で黒電流プロファイルから得られた質量スペクトルは、2-ヘキセナルおよびテルピネオールについて示されている。4つの異なる黒電流品種のVOCプロファイルのPCAは、PC1がその位置に基づいてサンプルを分離するので、環境が揮発性含有量に強く影響することを示した。ベン・ティランは残りの品種から明確に分離しているので、効果的な遺伝子型はPC2で観察することができる。4つの評価された黒い電流品種におけるリナロールと2-ヘキセナルの相対的な含有量は、リナロール含有量が一般的にスコットランドよりもポーランドで高かったのに対し、2-ヘキセナルは反対の傾向を示したことを確認する。リナロールの割合はベン・ティラン品種で最も高く、2-ヘキセナルの割合はベン・トロン品種で最も高かった。適切な揮発性抽出を保証するために、細かい粉末に粉砕し、凍結材料から始めることが重要です。抽出したら、できるだけ早く、サンプルを自動サンプラーに入れるべきです。この方法は、他の代謝プラットフォームと組み合わせて、他の重要な代謝を同定し、食物味または栄養価について、増強された有機的特性を有する品種を繁殖させることができる。

profiling-volatile-compounds-blackcurrant-fruit-using-headspace-solid

Research

JoVE Journal

Biochemistry

生物化学

果実の揮発性化合物分析のための迅速な方法が記載されている。サンプルのホモジネートのヘッドスペース内に存在する揮発性化合物は急速に分離し、弾性表面波（SAW）センサと相まって超高速ガスクロマトグラフィ（GC）で検出されています。データ処理と分析のための手順についても説明されています。...

電子鼻を使用した果実の揮発性の分析

藻類の熱水液化から生成されるバイオ原油の水性画分の特性評価のために、2次元ガスクロマトグラフィー飛行時間型質量分析法が説明されています。このプロトコルは、高速熱分解、触媒高速熱分解、触媒脱酸素、および水素化処理からの液体製品の水性画分を分析するためにも使用できます。...

飛行時間型質量分析法と2Dガスクロマトグラフィーを用いて藻類の水熱液化からの水性画分の質的特性評価

Proton Transfer Reaction Time of Flight Mass...

自動サンプリングシステムと連携したPTR-ToF-MSおよび食品研究用のカスタマイズされたデータ解析：バイオプロセスモニタリング、スクリーニングおよびノー​​ズスペース分析

この記事では、 すなわち 、テロワールの概念を洞察するために、ベリー品質形質に対する環境の影響をブドウ果実の転写産物および代謝物への非標的メタボロミクス、トランスクリプトミクスと多変量統計解析のアプリケーションについて説明します。...

グレープベリーメタボロミクスとトランスクリプトを通して解釈テロワールコンセプト

発泡抽出は、揮発性および半揮発性化合物の分析のための新しい実験技術である。キャリアガスは、過圧をかけてサンプルを攪拌することによって液体サンプルに溶解される。次に、試料室を減圧する。検体種は、沸騰により気相に遊離する。...

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全気化固相微小抽出(TV-SPME)は、液体試料を完全に気化させ、検体はSPME繊維に浸します。これにより、溶媒蒸気とSPME繊維コーティングの間で検体を仕切ることができます。...

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このプロトコルは、真空支援吸着剤抽出法、Entechサンプル調製レールを使用した質量分析と組み合わせたガスクロマトグラフィー、およびデータ分析による生体サンプルからの揮発性有機化合物の抽出を記述しています。また、生物学的サンプルの培養および安定同位体プロービングについても記載する。...

真空支援吸着剤抽出によるヒト関連サンプルからの活発に生産された微生物揮発性有機化合物の捕捉

ここでは、溶媒支援フレーバー蒸発と溶媒抽出、それに続くガスクロマトグラフィー-質量分析を使用して茶抽出物の揮発性成分を濃縮および分析する方法を示し、あらゆる種類の茶サンプルに適用できます。...

溶媒を利用したフレーバーエバポレーション濃縮に基づくお茶の香り分析

オオムギのメタボローム解析の方法を紹介します。この分析法では、代謝物の分画と誘導体化、およびガスクロマトグラフィー/質量分析(GC/MS)による分析を行います。メタボローム解析を使用して、間作と干ばつストレスが穀物に及ぼす影響を判断できます。...

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学ぶヘッドスペース固相微小抽出とガスクロマトグラフィー質量分析法によるブラックカラントの揮発性化合物プロファイリング。1日22サンプルの半自動化手法で果実の香気成分を迅速に同定・定量し、育種における優良品種選別に活用できます。

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

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