Profilering van vluchtige stoffen in zwarte bessenfruit met behulp van Headspace Solid-Phase Microextraction Coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Summary

Een headspace vaste fase micro-extractie-gas-chromatografie platform wordt hier beschreven voor snelle, betrouwbare en semi-geautomatiseerde vluchtige identificatie en kwantificering in rijpe zwarte bessenvruchten. Deze techniek kan worden gebruikt om de kennis over fruitaroma te vergroten en cultivars met verbeterde smaak te selecteren voor het doel van veredeling.

Abstract

Er is een toenemende belangstelling voor het meten van vluchtige organische stoffen (VOS) die door rijpe vruchten worden uitgestoten met het oog op het veredelen van variëteiten of cultivars met verbeterde organoleptische kenmerken en dus om de acceptatie door de consument te vergroten. Metabolomische platforms met hoge doorvoer zijn onlangs ontwikkeld om een breed scala aan metabolieten in verschillende plantenweefsels te kwantificeren, waaronder belangrijke verbindingen die verantwoordelijk zijn voor de smaak van fruit en aromakwaliteit (volatilomics). Een methode met behulp van headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) in combinatie met gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS) wordt hier beschreven voor de identificatie en kwantificering van VOC's die worden uitgestoten door rijpe zwarte bessenvruchten, een bes die zeer wordt gewaardeerd om zijn smaak en gezondheidsvoordelen.

Rijpe vruchten van zwarte bessenplanten (Ribes nigrum) werden geoogst en direct ingevroren in vloeibare stikstof. Na weefselhomogenisatie om een fijn poeder te produceren, werden monsters ontdooid en onmiddellijk gemengd met natriumchlorideoplossing. Na centrifugering werd het supernatant overgebracht in een glazen injectieflacon met natriumchloride. VOC's werden vervolgens geëxtraheerd met behulp van een vaste-fase micro-extractie (SPME) vezel en een gaschromatograaf gekoppeld aan een ionenval massaspectrometer. Vluchtige kwantificering werd uitgevoerd op de resulterende ionchromatogrammen door piekgebied te integreren, met behulp van een specifiek m/z-ion voor elke VOS. Correcte VOS-annotatie werd bevestigd door retentietijden en massaspectra van zuivere commerciële normen te vergelijken die onder dezelfde omstandigheden als de monsters worden uitgevoerd. Meer dan 60 VOC's werden geïdentificeerd in rijpe zwarte bessen die op contrasterende Europese locaties werden geteeld. Onder de geïdentificeerde VOC's kunnen belangrijke aromastoffen, zoals terpenoïden en C6-vluchtige stoffen, worden gebruikt als biomarkers voor de kwaliteit van zwarte bessen. Daarnaast worden voor- en nadelen van de methode besproken, inclusief toekomstige verbeteringen. Verder is de nadruk gelegd op het gebruik van controles voor batchcorrectie en minimalisering van de driftintensiteit.

Introduction

Smaak is een essentiële kwaliteitseigenschap voor elk fruit, dat van invloed is op de acceptatie door de consument en dus de verkoopbaarheid aanzienlijk beïnvloedt. Smaakperceptie omvat een combinatie van de smaak- en reuksystemen en is chemisch afhankelijk van de aanwezigheid en concentratie van een breed scala aan verbindingen die zich ophopen in eetbare plantendelen, of in het geval van VOC's, worden uitgestoten door de rijpe ^vrucht1,2. Terwijl traditionele veredeling zich heeft gericht op agronomische eigenschappen zoals opbrengst en resistentie tegen plagen, is de verbetering van de fruitkwaliteit, inclus....

Protocol

1. Fruit oogsten

1. Kweek tussen de 4 en 6 planten per genotype en/of behandeling om te zorgen voor voldoende vruchtmateriaal en variabiliteit.
2. Oogst de monsters indien mogelijk op dezelfde datum; als er niet genoeg fruitmateriaal is, verzamel dan monsters die op verschillende data zijn geoogst.
   OPMERKING: Het wordt aanbevolen dat de oogsttijd (ochtend, middag, middag) ongeveer identiek blijft, aangezien VOC-profielen worden beïnvloed door het dag/ circadiane ritme28,29,30,31.
3. Beoordeel de rijpingsfase van het f....

Results

High-throughput VOC-profilering in een grote reeks fruitgewassen die onder verschillende omstandigheden of locaties worden geteeld of tot verschillende genotypen behoren, is noodzakelijk voor nauwkeurige aromafenotypering. Hier wordt een snel en semi-geautomatiseerd HS-SPME/GC-MS-platform voor relatieve VOC-kwantificering in zwarte bessencultivars gepresenteerd. VOC-detectie en -identificatie waren gebaseerd op een bibliotheek die werd ontwikkeld om bessenfruitsoorten te profileren (tabel 1). Een typisch.......

Discussion

Het veredelen van fruitaroma's wordt al lang belemmerd door de complexe genetica en biochemie die ten grondslag liggen aan de synthese van vluchtige stoffen en het gebrek aan technologieën voor een goede fenotypering. Recente ontwikkelingen in metabolomische platforms, gecombineerd met genomische hulpmiddelen, maken het echter eindelijk mogelijk om de metabolieten te identificeren die verantwoordelijk zijn voor de voorkeuren van de consument en om gewassen met een verbeterde smaak te ^kweken3. Hoew.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 mL screw top headspace vials	Thermo Scientific	10-HSV
18 mm screw cap Silicone/PTFE	Thermo Scientific	18-MSC
5 mL Tube with HDPE screw cap	VWR	216-0153
Centrifuge	Thermo Scientific	75002415
Methanol for HPLC	Merck	34860-1L-R
N-pentadecane (D32, 98%)	Cambridge Isotope Laboratories	DLM-1283-1
Sodium chloride	Merck	S9888
SPME fiber PDMS/DVB	Merck	57345-U
Stainless grinding jars for TissueLyser	Qiagen	69985
TissueLyser II	Qiagen	85300	Can be subsituted by mortar and pestle or cryogenic mill
Trace GC gas chromatograph-ITQ900 ion trap mass spectrometer	Thermo Scientific
Triplus RSH autosampler with automated SPME device	Thermo Scientific	1R77010-0450
Water for HPLC	Merck	270733-1L
Xcalibur 4.2 SP1	Thermo Scientific		software