빠른 레이저 방법은 잎 열적 특성의 비 침습적과 연락이없는 결정을 촉진 프로빙

요약

샘플당 1분 미만이 소요되는 비침습적 비접촉식 근적외선 레이저 프로빙을 통해 잎 조직의 비열 용량과 열전도도를 측정하기 위해 개발된 방법입니다.

초록

식물은 이차 대사 산물 및 재조합 단백질과 같은 유용한 물질을 생성 할 수 있습니다. 식물 바이오 매스 후자의 정제 열처리 (희게)가 간소화 될 수있다. 나뭇잎의 열적 특성 상세히, 즉, 비열 및 열전도에 공지하는 경우 희게 장치보다 정확하게 설계 될 수있다. 이러한 특성의 측정은 시간과 노동 집약적이며, 일반적으로 직접 샘플을 문의 침습적 인 방법이 필요합니다. 이는 제품의 수율을 감소시킬 수 있고, 우수한 제조 관행의 맥락에서, 예를 들면 구속 요건과 양립 할 수있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 비 침습적, 비접촉 방법은 약 1 분의 비열 및 완전한 식물 잎의 열전도율을 결정하는 개발되었다. 상기 방법은 작은 영역으로 정의 된 길이 및 강도의 짧은 레이저 펄스의인가를 수반근적외선 센서를 사용하여 측정 된 온도 상승의 원인이 리프 샘플. 온도 상승 비열 용량을 결정하기 위해 공지의 잎 특성 (두께 및 밀도)와 결합된다. 열전도율 후 방열 및 계정에 대류 열전달 복용 후의 온도 저하의 프로파일에 기초하여 계산된다. 연관된 계산 및 샘플 처리의 중요한 측면을 설명합니다.

서론

생물학적 물질의 대규모 처리가 종종 살균 등의 열처리 단계를 필요로한다. 생물학적 물질의 열적 특성이 잘 특징 경우 이러한 공정 장비는 비열 (C의 _{P, S)} 및 열전도율 (λ)을 포함하여,보다 정밀하게 설계 될 수있다. 이들 파라미터는 열량 ¹ 액체, 현탁액 및 균질화를 위해 용이하게 결정될 수있다. 그러나, 고체 시료에서 측정 이러한 매개 변수는 노동 집약적 일 수 있고, 종종 샘플 또는 파괴 ^(2)와 직접 접촉을 필요로한다. 예를 들어, 광열 기술 샘플 및 검출기 ⁽³⁾ 사이의 직접적인 접촉을 필요로한다. 이러한 제한은 가공 식품 중 허용 있지만, 이러한 좋은 제조 관행 ^(4)의 맥락에서 식물 바이오 의약 단백질의 생산으로 높은 규제 프로세스와 호환되지 않습니다. 나는N 이러한 상황은 열적 특성의 반복 (예를 들어, 주간) 모니터링 품질 관리 도구 개별 식물 일곱 주 성장 기간 동안 요구 될 수있다. 이러한 모니터링이 필요하고, 각 측정 용 리프를 소비한다면, 수확시 처리 남은 미생물이 없을 것이다.

또한 식물에 상처가 발생할 다시 공정 수율을 감소 괴사 또는 병원체 감염의 위험이 증가하는....

프로토콜

1. 식물 재배 및 샘플 준비

1. 1-2 탈 이온수 L이어서 0.1 %로 한 L [m / V] 비료 용액 각 미네랄 울 블록 플러시. 하나 담배 (된 담배 또는 N.의 benthamiana) 각 블록의 씨앗과 씨앗을 멀리 세척하지 않고 비료 용액 0.25 L와 부드럽게 높이를 놓습니다.
2. 70 %의 상대 습도와 온실 또는 phytotron 7 주 동안 식물을 재배, 16 시간 광주 (180 μmol의 ^{- 1m - (2),} 400-700 nm의 λ =)와 22분의 25 ℃로 빛 / 어둠 온도 제도.
3. 측정 장치에 식물을 이동합니다. 식물은 열 특성의 측정을 위해 움직이지 수확 한 잎 경우.

2. 잎 두께 및 밀도를 결정

1. 잎의 두께를 결정
   1. 인산 완충 식염수로 2 % [의 m / V] 아가 용액을 제조 하였다 (PBS) 및그것을 오토 클레이브. 이 솔루션은 아래로 40 ° C로 냉각 페트리 접시에 배치 잎 샘플을 포함 할 수 있습니다. 30 분 동안 4 ℃의 냉장고에 페트리 접시를 배치하여 아가로 오스 고형화.
   2. 15 °의 면....

결과

잎 특성의 측정

위의 미세한 방법, 0.22-0.29 × 10의 잎 두께 사용 ^- 그리고 N.의 benthamiana (0.26 ± 0.02 × ^10-3m 것은 모두 N.의 tabacum ⁽³ M, N = 33 0.25 ± 0.04 × 10)에 대해 결정되었다 ^- 이전에 다양한 식물 종 ^3의 잎을보고 ^3m 범위 ^- 0.20-0.33 × (10) 내에 잘 ³ m, N = 24). 현미경 측정의 결과의 한 표준 편차 이내 ^3m (N = 10) ^- 다이얼 게이지 두께를 결정하는 것은 ~ 0........

토론

상기 한 비접촉, 비파괴 측정 방법은 동시 재생 가능한 방식의 _{C, P, S} 및 ʎ를 결정하는데 사용될 수있다. 특히 ʎ의 계산은 오류에 민감한 여러 매개 변수에 따라 달라집니다. 그럼에도 불구하고,이 오차의 영향은 선형 또는 서브 비례 모든 파라미터 변동 계수 중 10 % 미만인 것으로 확인 하였다. 상기 방법은 따라서 강력한 것으로 간주 될 수 있지만, 기술적 개선이 오류의 잔여 소스의 저감을 도모 할 수있다.

평면 잎 표면 측정하는 것이 바람직하지만, 샘플 자연스럽게 기복 표면을 갖기 때문에 조립에 시료를 장착하는 기술적 도전이다. 이 문제는 선호에 시료를 클램핑 정확하게 판 샘플을 예를 들면, 판 두께와 폭으로 조정 형상으로 전용 샘플 홀더를 설계함으로써 극복 될 수있다할 방향입니다. 이 방법은 측정 재현성 할 것이지만, 샘플 및 홀더 사이의 확고한 접촉 판의 표면을 평평 당길 필요 때문에 측정의 비접촉식 성질을 손상.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
섬유 홀더용	" 튜브	Thorlabs	SM1L10E
Agarose	Sigma Aldrich	A0701	Agarose
Bi-Convex lense f=25.4	Thorlabs	LB1761	렌즈
디지털 핸드헬드 광학  전력 및 에너지 미터 콘솔	Thorlabs	PM100D	콘솔 열 표면 흡수 센서
디지털 인광체 오실로스코프	Tektronix	DPO7104	오실로스코프
DMR 광 현미경	Leica	n.a.	광 현미경
Falcon 50 mL 원추형 원심 분리기 튜브	Fisher Scientific	14-432-2	Pycnometer
Ferty 2 Mega	Kammlott	5.220072	비료
섬유 홀더	Thorlabs		섬유 홀더
Forma -86 ° C ULT 냉동	ThermoFisher	88400	냉동
고 온실	n.a.n.a	.	식물 재배
용 Grodan Rockwool 큐브 10 x 10 cm	Grodan	102446	Rockwool 블록
적외선 감지기 Optris CT	Optris	OPTCTLT15	적외선
감지기 적외선 감지기 소프트웨어 컴팩트 연결	Optris	n.a.Control	소프트웨어 적외선 검출기
Lambda 1050 UV/Vis 분광 광도계	PerkinElmer	L1050	UV/VIS 분광 광도계
레이저 400 μ 남, 1,550  nm 전도 냉각 단일 바 섬유 결합 모듈	DILAS	M1F-SS2.1	레이저
레이저 커버	Amtron	LM200	레이저 커버
레이저 드라이버	Amtron	CS 408	레이저 드라이버
Osram 쿨 화이트 36 W	Osram	4930440	광원
포토다이오드 센서	Thorlabs	PDA20H-EC	투과 측정용 전력 센서
정밀 중량 Ohaus Analytical Plus Ohaus		80251552	정밀 중량
시료 프레임	Fraunhofer ILT	n.a.	잎 시료 고정
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