Name: Fruit Vluchtige analyse met behulp van een elektronische neus (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-03-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 2 s
Description: Leer een snelle methode voor de analyse van vluchtige verbindingen in fruit met behulp van een elektronische neus. Deze techniek maakt efficiënt onderzoek naar fruitkwaliteit en rijpheid mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De auteurs danken Bill Copes (Harris Moran Seed Company, Davis) voor het leveren van meloen fruit voor deze analyse. Dit project wordt ondersteund door de Specialty Crops Research Initiative Competitive Grants Program toe te kennen nee. 2009-51181-05783 van de USDA National Institute of Food and Agriculture.

1. Monstervoorbereiding <ol><li> Oogst vruchten op de gewenste rijpheid. Spoel met leidingwater, om vuil en stof te verwijderen. </li><li> Selecteer vruchten voor analyse op basis van de afwezigheid van externe en interne defecten, en de grootte homogeniteit. </li><li> Lengterichting gesneden vruchten in wiggen worden gebruikt voor vluchtige bemonstering. Indien van toepassing, verwijder de huid, zaden, zaad holte weefsel of put. Fruit weefsel selectie moet consistent zijn gedurende het experiment en rekening houden met de variabiliteit binnen een vrucht (dat wil zeggen, te verkrijgen monster even van de evenaar, bloesem en de steel einde onderdelen). </li><li> Meng de geselecteerde vruchten weefsel mengen om het willekeurig en afgewogen 200 g in een blender. </li><li> Voeg 200 ml verzadigde CaCl2-oplossing (372,5 g bij 20 ° C in 500 ml gedeïoniseerd water) en 50 ul van een 100 mM oplossing van 2-methylbutyl isovalerate in methanol. De CaCl2 is bedoeld als een inhibitor van enzymatische acteit, die zich na het snijden en homogeniseren van het vruchtvlees. 2-methylbutyl isovalerate wordt toegevoegd als interne standaard voor eventuele verliezen van vluchtige stoffen volgen tijdens de homogenisering proces. </li><li> Meng het mengsel in een laboratorium blender (Waring, USA), 30 seconden bij 18.000 toeren per minuut, dan meteen giet het in glazen fles en sluit met Teflon deksel. Houd het homogenaat in de fles bij kamertemperatuur totdat alle monsters bereid. </li><li> Na het storten van het homogene mengsel in de fles, wacht 10 minuten om de scheiding van het schuim uit de vloeistof, dan Pipetteer 5 ml fracties van de vloeistof toe te staan, zonder schuim, in 20 ml flesjes amberkleurig glas en sluit de flesjes met stalen schroefdop voorzien van Teflon / siliconen septa. Deze procedure is geschikt voor meloen en peren homogenaat preparaat. Als andere vruchten worden voor de analyse kan een centrifugatiestap vereist. Verwijder daarom eerst het schuim en centrifugeer de vloeistof pellet deeltjes die zou kunnenBlokkeer de pipet. Bereid ten minste drie flesjes per monster om te dienen als technische repliceert. </li><li> Op dit punt kan de bemonstering direct worden geanalyseerd of flash-ingevroren in vloeibare stikstof en bewaard bij ultra-lage temperatuur (-80 ° C) voor latere analyse. </li><li> Bij bevroren monsters, moet u op de analyse dag de monsters uit de vriezer en laat ze ontdooien gedurende een uur bij kamertemperatuur. Na ontdooien, en voor de analyse, de dop met een nieuwe die een schone, droge septum heeft. Als het septum niet wordt vervangen, kan het water gecondenseerd op het septum tijdens het ontdooien worden getrokken in het instrument en beschadigen. </li></ol> 2. Gaschromatografie-Surface Acoustic Wave (GC-SAW) Set-up en data-acquisitie <ol><li> Laad het juiste analysemethode op de zNose. Voor analyse van de ester-rijke vluchtige profiel meloen, onze parameters in de MicroSense versie 5.44.22 software (Newbury Park, CA, USA) als volgt: headspace zuigkracht in deinlaat 20 seconden bij 30 mL min -1 via pomp; inlaattemperatuur 200 ° C; Tenax trap temperatuur 225 ° C; drager (helium zuiverheid 99,999%) stroom van 2,9 ml min-1, kolom (DB-5 kolom 1 m x 0,25 mm ID x 0,25 um laagdikte) temperatuurprogramma van 45 ° C tot 180 ° C met een snelheid van 10 ° C sec1; sensor temperatuur op 40 ° C; klep bij 165 ° C. De totale analyse is 1 minuut per monster. </li><li> Sluit een roestvrij stalen naald met niet-borende tip om de zNose inlaat en zuiveren van het systeem een ​​paar keer met de omgevingslucht tot de basislijn stabiel is en geen pieken meer dan 200 graven (Ct) worden gedetecteerd. </li><li> Stem het instrument met een oplossing van niet-vertakte alkanen (C6-C14). De melodie resultaat wordt gebruikt door het instrument software om de retentietijd van de geëlueerde pieken te zetten van tijdseenheden in Kovats Index (KI) eenheden. Bijgevolg, nadat het systeem afgesteld worden de retentietijden gerapporteerd KI eenheden. </li&gt; <li> Voor de analyse het monster op evenwicht van 30 minuten. Om een ​​van de monsterflesjes te analyseren, steekt een naald in de flacon septum om de druk te verlichten. Steek vervolgens de naald aangesloten op het instrument inlaat in de flacon septum en initiëren headspace bemonstering. Analyseer ten minste drie technische duplo&#39;s per monster. </li><li> Handmatig start het instrument door te klikken op &quot;Play&quot; knop, de pomp geactiveerd en trekt zich terug van de dampen aanwezig zijn boven het monster. Aan het einde van de analyse een chromatogram op het scherm, en de sensor automatisch opgewarmd tot 150 ° C gedurende 10 seconden te reinigen. Wanneer het systeem de status van box-knop zet weer groen, het instrument is klaar om een ​​ander monster te analyseren. </li><li> Om een ​​stabiele basislijn en een adequaat systeembeheer reiniging te verzekeren, voert u ten minste een lucht leeg na elk monster. Om te controleren voor mogelijke vluchtige verontreiniging van de flacon en de dop, analyseren twee flacon-blanco&#39;s (lege flacon met dop), aan het begin en einde van de dag. &lt;/ Li&gt; </ol> 3. Gegevens exporteren en analyse <ol><li> Exporteer de gegevens in een Microsoft Excel-bestand na overname met behulp van de &quot;Peak logging&quot;-functie in MicroSense software. Zodra de gegevens worden geëxporteerd, voeg kolommen met labels voor de variabelen en een replica van. </li><li> Transformeer het dataformaat voor gemakkelijker te manipuleren met behulp van de Python (versie 2.6; vrij beschikbare on-line) script hebben we ontwikkeld, genaamd &quot;reform_data.py&quot; (zie figuur 1 voor een voorbeeld van het dataformaat voor en na het gebruik van het script &quot;reform_data. py &quot;). De naam van het bronbestand (xls-formaat) en blad naam voor de verstrekte gegevens, alsmede de gewenste bestandsnaam voor de uitvoer (xls formaat), worden bewerkt met direct in het script. </li><li> Start &quot;kim_interface.py&quot; (ook geschreven in Python 2.6; zie figuur 2), en importeer de gegevens uit het bestand gegenereerd in de vorige stap. In het bijzonder is de analyse gebaseerd op het bekijken en analyseren van het aantal keren dat elk KI waarde werd gedetecteerd(&quot;KI hits&quot;). Dus de programma toont een staafdiagram van KI hits voor elk KI-waarde. </li><li> Evalueer de KI hits van specifieke subsets van de monsters, het analyseren van elke groep van technische replica samen. Om dit te doen, afzonderlijk te analyseren elke behandeling of variabele door te controleren / uitvinken van de desbetreffende vakken. Zie figuur 2 bijschrift voor een gedetailleerde beschrijving van de grafische gebruikersinterface (GUI) functies. </li><li> Na het identificeren van de breedte van elke KI venster met behulp van de GUI, willekeurig een aantal van de overeenkomstige chromatogrammen in Microsense software en evalueren van overlappende pieken bij de technische repliceert. Zie figuur 3 voor een voorbeeld van een overlay chromatogrammen van twee technische replica. </li><li> Als de KI venster wordt aangeduid, gebruik dan de &quot;Merge&quot; functie die beschikbaar is in de GUI van de KIS die vallen in het venster, in de meest bevolkte KI samen te voegen. Door gebruik te maken van deze functie, worden pieken voorzien van een bereik van KI waarden geconsolideerd onder een KI-label, allowing behandelen dergelijke pieken als een variabele. Om dit te doen klikt u eerst op de knop &#39;Merge&#39; om de functie te activeren en selecteer de meest bevolkte KI als het centrum van het venster door met de linkermuisknop te klikken op de bijbehorende bar. Zodra de bar is geselecteerd, verandert van kleur en wordt groen. Om de KIS dat er binnen het venster vallen in de geselecteerde KI samen te voegen, klik met de rechtermuisknop op de betreffende balken, dit zorgt ervoor dat de balken rood wordt, terwijl een blauwe balk van de overeenkomstige lengte is toegevoegd op de top van de centrale KI (zie figuur 4 ). Zodra alle geselecteerde KIS zijn samengevoegd tot het betrokken centrale KI, klikt u nogmaals op de knop &#39;Merge&#39; om de wijzigingen te accepteren, dit zorgt ervoor dat het &#39;Merge&#39; knop om geel. In geval van fouten, de &#39;unmerge&#39; knop is ook beschikbaar. Om ongedaan te maken, klikt u op de &#39;unmerge&#39; knop in de GUI, klik met de rechtermuisknop op de rode balk die u wilt ongedaan te maken. Van rood, wordt de balk blauw. Klik nogmaals op de &#39;unmerge&#39; om de wijzigingen te accepteren. </li><li> Een poging om iverkeerd wordt geplaatst twee pieken samen te voegen in een enkel monster in een KI-waarde, wordt een foutmelding afgedrukt. In dergelijke omstandigheden, op de voet controleert het chromatogram en herdefiniëren van de KI-venster in die regio. </li><li> Zodra alle van de fuserende bewerkingen zijn uitgevoerd, sla het bestand op. </li><li> Alvorens over te gaan statistische analyse, zijn de chromatogrammen van de lucht en de flacon blanks geanalyseerd om te controleren op mogelijke verontreinigingen. Zodra de KI van de pieken in de plano zijn geïdentificeerd, aftrekken het gebied van de piek gedetecteerd in de lucht-en / of flacons blanco van het gebied van de piek in monster. Ga dan verder met de statistische analyse. </li></ol> 4. Representatieve resultaten De elektronische neus was in staat om verschillen in de vluchtige profielen onder de meloen fruit geoogst verschillende fasen looptijd (figuur 5) op te sporen. Twintig KI ramen werden geïdentificeerd in alle monsters. Een variantie-analyse toonde aan dat 14 pieken zonnepaneel zelfscted door de elektronische neus verschilde aanzienlijk volwassenheid fasen. In figuur 6 worden de log van de gemiddelde piekoppervlakten van deze 14 componenten uitgezet om verschillen in piek dichtheden tussen twee volwassen stadia, vroeg volwassen en rijp fruit te laten zien. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig1.jpg" /> Figuur 1. Voorbeelden van dataformaat die uit instrument software (A) en na de transformatie, uitgevoerd met &quot;reform_data.py&quot; script (B). Om data bewerking en analyse te vergemakkelijken, alle unieke KIS worden geïdentificeerd in alle monsters, dan worden de gegevens worden opnieuw gerangschikt, met voorbeeld informatie in rijen en piekoppervlak in kolommen, wat overeenkomt met een unieke Kis. Wanneer een piek wordt gedetecteerd voor KI waarde in een monster, de overeenkomstige cel leeg blijft. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig2.jpg" /> Figuur 2. Screen capture van de Schriftent bestand &quot;kim_interface.py&quot;. Het perceel in het centrum toont het aantal hits per KI versus KI. &#39;Hit per KI&#39; het aantal monsters waarin een piek met die specifieke KI gedetecteerd. Aan de linkerkant zijn er drie gele blokken regelen van de geselecteerde gegevens. Ze geven parameters aan de dataset (behandelingen, repliceert, kwalitatieve variabelen, enz.) te verdelen. In deze figuur zijn (van boven naar beneden): Variety, plantdatum en rijpheid bij de oogst. Op de bodem: door te klikken op de 3 bars en het verplaatsen van de blauwe balk naar links of naar rechts, kan men kiezen de minimale en de maximale waarde van de KI bereik, en de minimale oppervlakte (&#39;Threshold&#39;). Aan de rechterkant: de &#39;Merge&#39; knop maakt het mogelijk samenvoegen van geselecteerde KIS door handmatig te klikken op de balken in de plot. De &#39;unmerge&#39; knop maakt het mogelijk om te keren van het proces voor geselecteerde gevallen. <img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig3.jpg" /> Figuur 3. Overlaid chromatogrammen (in<html> zwart en rood) van twee technische replica van meloen vluchtige headspace ter illustratie van een verschuiving in de retentietijd. <img alt="Figuur 4" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig4.jpg" /> Figuur 4. Voorbeeld van de KI samenvoegen procedure. In de centrale plot, de groene balk (Central KI) vertegenwoordigt de meest bevolkte KI, die is geselecteerd als centrum van de KI-venster. KI X en Y zijn KI KIS vallen in het venster van belang en moeten ze worden samengevoegd tot de centrale KI. Door met de rechtermuisknop te klikken op balk KI X, het wordt rood en, tegelijkertijd, een blauwe balk van dezelfde lengte van de bar KI X, verschijnt op de top van de groene. Door herhaling van dezelfde procedure KI Y, de lengte van de blauwe bar (samengevoegd KIS) zal de corresponderende lengte. Zodra alle KIS zijn toegevoegd, door te klikken op de knop groen &#39;Merge&#39;, het samenvoegen van proces eindigt, worden de wijzigingen opgeslagen en op de knop kleur geel. / Files/ftp_upload/3821/3821fig5.jpg &quot;/&gt; Figuur 5. Twee chromatogrammen van meloen monsters geoogst verschillende fasen looptijd vroeg rijp (boven) en rijp (onder) het vermogen van de elektronische neus verschillen in vluchtige dichtheden detecteren illustreren. <img alt="Figuur 6" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig6.jpg" /> Figuur 6. Radar grafiek die het piekoppervlak van 14 componenten in twee meloen monsters twee fasen looptijd vroeg rijp en rijp. De piek gebieden worden gemeld in log-schaal om te helpen de vergelijking te visualiseren. De nummers op het einde van elke straal vertegenwoordigen betreffende Kovats Index.

<ol><li>Kader, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flavor+quality+of+fruits+and+vegetables%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Science+of+Food+and+Agriculture%22%5BJournal%5D)">Flavor quality of fruits and vegetables.</a> Journal of the Science of Food and Agriculture. 88, 1863-1868 (2008).</li>
<li>Persaud, K., Dodd, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+discriminant+mechanisms+in+the+mammalian+olfactory+system+using+a+model+nose%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Analysis of discriminant mechanisms in the mammalian olfactory system using a model nose.</a> Nature. 299, 352-355 (1982).</li>
<li>Gardner, J. W., Bartlett, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+brief-history+of+electronic+noses%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators%22%5BJournal%5D)">A brief-history of electronic noses.</a> Sensors and Actuators. 18, 211-220 (1994).</li>
<li>Rock, F., Barsan, N., Weimar, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+nose%3A+Current+status+and+future+trends%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Electronic nose: Current status and future trends.</a> Chem. Rev. 108, 705-725 (2008).</li>
<li>Li, C., Heinemann, P. H., Irudayaraj, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+apple+deterioration+using+an+electronic+nose+and+zNose%5BTitle%5D)+AND+%22Transactions+of+the+Asabe%22%5BJournal%5D)">Detection of apple deterioration using an electronic nose and zNose.</a> Transactions of the Asabe. 50, 1417-1425 (2007).</li>
<li>Li, Z. F., Wang, N., Raghavan, G. S. V., Vigneault, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ripeness+and+rot+evaluation+of+%27Tommy+Atkins%27+mango+fruit+through+volatiles+detection%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Food+Eng%22%5BJournal%5D)">Ripeness and rot evaluation of 'Tommy Atkins' mango fruit through volatiles detection.</a> J. Food Eng. 91, 319-324 (2009).</li>
<li>Oh, S. Y., Ko, J. W., Jeong, S. Y., Hong, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+and+exploration+of+fast+gas+chromatography-surface+acoustic+wave+sensor+to+the+analysis+of+thymus+species%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+A%22%5BJournal%5D)">Application and exploration of fast gas chromatography-surface acoustic wave sensor to the analysis of thymus species.</a> J. Chromatogr. A. 1205, 117-127 (2008).</li>
<li>Watkins, P., Wijesundera, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+zNose+for+the+analysis+of+selected+grape+aroma+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Application of zNose for the analysis of selected grape aroma compounds.</a> Talanta. 70, 595-601 (2006).</li>
<li>Gan, H. L., Man, Y. B. C., Tan, C. P., NorAini, I., Nazimah, S. A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterisation+of+vegetable+oils+by+surface+acoustic+wave+sensing+electronic+nose%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Characterisation of vegetable oils by surface acoustic wave sensing electronic nose.</a> Food Chem. 89, 507-518 (2005).</li>
<li>Marina, A. M., Man, Y. B. C., Amin, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+the+SAW+Sensor+Electronic+Nose+for+Detecting+the+Adulteration+of+Virgin+Coconut+Oil+with+RBD+Palm+Kernel+Olein%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Oil+Chemists+Society%22%5BJournal%5D)">Use of the SAW Sensor Electronic Nose for Detecting the Adulteration of Virgin Coconut Oil with RBD Palm Kernel Olein.</a> Journal of the American Oil Chemists Society. 87, 263-270 (2010).</li>
<li>Evans, M. B., Haken, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+the+gas-chromatographic+index+scheme%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chromatography%22%5BJournal%5D)">Recent developments in the gas-chromatographic index scheme.</a> Journal of Chromatography. 472, 93-127 (1989).</li>
</ol>

Wij hebben niets te onthullen.

Elektronische neuzen vormen een veelbelovende methode voor de snelle, objectieve evaluatie van de aroma profielen uit vruchten of vluchtige-rijke monsters. Echter, verschuivingen in retentietijd vormen een uitdaging voor de piek identificatie, die tot verkeerde interpretatie van de gegevens als twee chromatogrammen zijn niet perfect uitgelijnd te leiden. Visuele inspectie van chromatogrammen gaf aan dat de variabiliteit van de retentietijden bij monsters vaak dezelfde piek-tot-gelabeld worden met iets andere KI-waarden (ongeveer ± 10) veroorzaakt. Dit vertaalde zich in een overdreven aantal vastgestelde unieke Kis. Om te profiteren van het feit dat (a) verschillende verbindingen aanwezig zijn in verschillende fasen looptijd en (b) technische repliceert zijn ongeveer identiek, twee computer-based scripts (&quot;kim_merge.py&quot;, die de routines bevat voor de behandeling van de gegevens set, en &quot;kim_interface.py&quot;, die een grafische gebruikersinterface (GUI) voorschrijft) zijn ontwikkeld om systematischvergelijken met monsters in een semi-automatische mode, sterk verminderen van de tijd die nodig is voor het chromatogram analyse van grote datasets. Deze programma&#39;s kunnen de consolidatie, in voorkomend geval, van de pieken gemerkt met een bereik van KI waarden onder een KI-label. Dit dient twee belangrijke redenen: (a) kan een statistische analyse van dergelijke pieken tezamen als een variabele en (b) het vergemakkelijkt piek identificatie en vergelijking met andere systemen gepubliceerd waarden. Resultaten hier blijkt dat melon monsters kan worden gediscrimineerd op looptijd en aroma profilering volgens de zNose in combinatie met voldoende KI identificatie. Dit is een veelbelovende nieuwe technologie voor de analyse van vluchtige stoffen die kunnen worden gebruikt voor kwaliteitscontrole&#39;s.

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het serum </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> Calciumchloride </td><td> MP Biomedische </td><td> 195088 </td><td></td></tr><tr><td> 2-methylbutyl isovalerate </td><td> SAFC Global </td><td> W350613 </td><td> ≥ 98%, natuurlijke, FCC </td></tr><tr><td> Methanol </td><td> Fisher Scientific </td><td> A411-4 </td><td></td></tr><tr><td> Vial </td><td> Sigma / Supelco </td><td> SU860098 </td><td></td></tr><tr><td> Pet </td><td> Sigma / Supelco </td><td> SU860101 </td><td></td></tr><tr><td> Laboratorium blender </td><td> Waring Laboratorium Wetenschap </td><td> 7009G </td><td> 2-speed blender, 1 - Liter glazen fles </td></tr><tr><td> Fles </td><td> Fisher Scientific </td><td> 06-414-1C </td><td> Pyrex, 500 ml; polypropyleen plug-afdichting </td></tr><tr><td> Naald </td><td> Electronic Sensor Technology </td><td> TLC101046 </td><td> Side gat luer </td></tr><tr><td> Alkanen oplossing </td><td> Electronic Sensor Technology </td><td></td><td> C6-C14 alkanen oplossing in methanol </td></tr><tr><td> zNose </td><td> Electronic Sensor Technology </td><td> Model 4500 </td><td></td></tr><tr><td> DB-5 GC-kolom </td><td> Electronic Sensor Technology </td><td> SYS4500C5 </td><td></td></tr><tr><td> MicroSense </td><td> Electronic Sensor Technology </td><td> Versie 5.44.22 </td><td></td></tr><tr><td> Python 2.6 </td><td></td><td></td><td> Gratis verkrijgbaar on-line </td></tr><tr><td> &quot;Reform_data.py&quot; en &quot;kim_interface.py&quot; scripts</td><td></td><td></td><td> Scripts beschikbaar als aanvullend materiaal op Jupiter </td></tr></tbody></table>

fruit vluchtige analyse met behulp van een elektronische neus

Fruit Volatile Analysis Using an Electronic Nose

Talrijke en diverse fysiologische veranderingen optreden tijdens de vruchten rijpen, waaronder de ontwikkeling van een specifieke vluchtige mengsel dat fruit aroma kenmerkt. Volwassenheid bij de oogst is een van de belangrijkste factoren die de smaak kwaliteit van groenten en fruit 1. De validatie van robuuste methoden die een snelle beoordeling van fruit rijpheid en aroma kwaliteit zou een beter beheer van geavanceerde fokprogramma&#39;s, de productie praktijken en na-oogst behandeling mogelijk te maken. In de afgelopen drie decennia is veel onderzoek gedaan naar zogenaamde elektronische neuzen, die zijn apparaten in staat om snel te detecteren geur-en smaakstoffen 2-4 te ontwikkelen. Momenteel zijn er verschillende commercieel beschikbare elektronische neuzen in staat om vluchtige analyse, gebaseerd op verschillende technologieën uit te voeren. De elektronische neus die in ons werk (zNose, EST, Newbury Park, CA, USA), bestaat uit ultrasnelle gaschromatografie gekoppeld met een surface acoustic wave sensor (UFGC-SAW). Deze technologie is al getest op zijn vermogen om de kwaliteit van de verschillende grondstoffen, waaronder detectie van verslechtering van de appel 5 te volgen; rijp en rot evaluatie in mango 6; aroma profilering van de thymus soorten 7; C 6 vluchtige verbindingen in druiven bessen 8; karakterisering van plantaardige olie 9 en detectie van versnijdingsmiddelen in Virgin kokosolie 10. Dit systeem kan uitvoeren van de drie belangrijkste stappen van aroma analyse: headspace bemonstering, de scheiding van vluchtige verbindingen, en detectie. In ongeveer een minuut wordt de uitgang een chromatogram, geproduceerd en na zuivering cyclus het instrument is klaar voor verdere analyse. De resultaten verkregen met de zNose kan worden vergeleken met die van andere gas-chromatografische systemen door berekening van Kovats indices (KI). Zodra het instrument is ingesteld met een alkaan standaardoplossing worden de retentietijden automatisch omgezetKis. Echter, zijn lichte veranderingen in temperatuur en het debiet zal naar verwachting na verloop van tijd, waardoor retentietijden te drijven. Ook afhankelijk van de polariteit van de kolom stationaire fase, kan de reproduceerbaarheid van KI berekeningen variëren van verscheidene index eenheden 11. Een reeks van programma&#39;s en grafische interfaces werden dan ook ontwikkeld om de berekende KIS vergelijken tussen de monsters in een semi-automatische mode. Deze programma&#39;s verminderen de tijd die nodig is voor het chromatogram analyse van grote datasets en het minimaliseren van de kans op verkeerde interpretatie van de gegevens als chromatogrammen niet perfect uitgelijnd. We presenteren een methode voor snelle vluchtige verbinding analyse in fruit. Voorbereiding van het monster, data-acquisitie en handling worden ook besproken.

Een snelle methode voor vluchtige verbinding analyse fruit beschreven. De vluchtige stoffen in de kopruimte van een homogenaat van het monster snel gescheiden en gedetecteerd met ultrasnelle gaschromatografie (GC) gekoppeld met een akoestische oppervlaktegolf (IST) sensor. Een procedure voor data verwerking en analyse wordt ook besproken.

Fruit Vluchtige analyse met behulp van een elektronische neus

Tijdens het rijpen van fruit treden talrijke en uiteenlopende fysiologische veranderingen op, waaronder de ontwikkeling van een specifiek mengsel van vluchtige stoffen dat kenmerkend is voor de vrucht ...

Het algemene doel van deze procedure is het uitvoeren van een snelle analyse van vluchtige verbindingen in vruchten. Dit wordt bereikt door eerst het vruchtweefsel te snijden en te homogeniseren. De dampfase boven de vloeibare monsteroplossing wordt vervolgens geanalyseerd met de elektronische neus.Na de analyse met de elektronische neus worden de gegevens geëxporteerd en getransformeerd. De laatste stap van de procedure is het identificeren van covas-indexvensters en het consolideren van de pieken onder één enkel covas-indexlabel met behulp van de grafische interface. Uiteindelijk laten de resultaten zien dat verschillen in de overvloed van fruitfolliculi, gemeten met een elektronische neus, kunnen worden gerelateerd aan experimentele behandelingen zoals fruitvariëteit, rijpheid en opslag.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals traditionele gaschromatografie, is dat het een snellere analyse van vluchtige verbindingen in fruit mogelijk maakt. Bij het uitvoeren van deze analyse kunnen kleine variaties in de retentietijden van de analyten optreden. Zonder zorgvuldige overweging van het proces van piekuitlijning kan dit leiden tot een verkeerde interpretatie van de gegevens.Spoel de vruchten na het oogsten in het gewenste rijpheidsstadium af met kraanwater. Selecteer de vruchten voor analyse om vuil en stof te verwijderen. Snijd de vruchten, op basis van grootte en homogeniteit en de afwezigheid van externe en interne defecten, in longitudinale partjes om te gebruiken voor vluchtige monstername.Verwijder indien van toepassing huidzaden, weefsel uit de zaadholte of de pit van de vrucht. De selectie van het weefsel moet gedurende het gehele experiment consistent zijn, en variabiliteit binnen een enkele vrucht moet in overweging worden genomen. Monsters moeten bijvoorbeeld in gelijke mate worden genomen van de equatoriale bloemzijde en de stengelzijde.Combine het geselecteerde fruitweefsel, meng dit om te randomiseren en weeg vervolgens 200 gram af in een commerciële blender. Voeg 200 milliliters verzadigde calciumchloride-oplossing toe. Het calciumchloride is bedoeld om als remmer van de enzymatische activiteit te dienen, die kan optreden na het snijden en homogeniseren van het vruchtvlees.Voeg vervolgens 50 µL van een 100 mM oplossing van 2-methylbutylisobutaat in methanol toe. Deze oplossing wordt toegevoegd als interne standaard om eventuele verliezen van vluchtige verbindingen tijdens het homogenisatieproces te monitoren. Homogeniseer daarna het mengsel in een laboratoriumblender gedurende 30 seconden bij 18.000 RPM.Giet het mengsel vervolgens onmiddellijk in een glazen fles en sluit deze af met een Teflon-deksel. Bewaar het homogenisaat in de fles totdat alle monsters zijn voorbereid. Pipetteer aliquots van 5 ml sap zonder schuim in glazen amberkleurige flesjes van 20 ml, waarbij ten minste drie flesjes per monster worden voorbereid.Om als technische replica's te dienen. Sluit de vials af met stalen schroefdoppen voorzien van Teflon-siliconensepta. Op dit punt kunnen de monsters onmiddellijk worden geanalyseerd of worden snelbevroren in vloeibare stikstof en bewaard bij een ultralage temperatuur voor latere analyse.Laad de juiste analysemethode in de Xenos. Voer de parameters in zoals beschreven in het schriftelijke protocol. Verbind een roestvrijstalen naald met een non-coring tip met de inlaat van de Xenos.Spoel het systeem meerdere keren door met omgevingslucht totdat de basislijn stabiel is en er geen pieken groter dan 200 counts worden gedetecteerd. Bereid de afstemming van het instrument voor door een naald in het septum van een vial met een oplossing van rechtketenige acas te steken om de druk te ontlasten. Steek vervolgens de naald die verbonden is met de inlaat van het instrument door het septum.Voer de afstemming uit door een headspace-bemonstering te starten. Het afstemmingsresultaat wordt door de software van het instrument gebruikt om de retentietijd van de genoemde pieken om te rekenen van tijdseenheden naar covas-index of KI-eenheden. Bijgevolg worden de retentietijden na afstemming van het systeem gerapporteerd in KI-eenheden.Begin de analyse van het monster nadat het monster 30 minuten heeft geëquilibreerd, door naalden in het septum van het monsterbuisje te steken. Doe dit op dezelfde wijze als bij de oplossing van lineaire acas. Start de headspace-bemonstering handmatig door op de afspeelknop te klikken, waardoor de pomp wordt geactiveerd en de dampen boven het monster worden afgezogen.Aan het einde van de analyse verschijnt er een chromatogram op het scherm en wordt de sensor automatisch 10 seconden lang verhit tot 150 °C om deze te reinigen. Wanneer het vak voor de systeemstatus opnieuw groen wordt, is het instrument klaar om een volgend monster te analyseren. Voer ter waarborging van een stabiele basislijn en een correcte reiniging van het systeem ten minste één luchtblank uit tussen elk monster.Analyse minstens drie technische replica's per monster alsook blanco's. Exporteer de gegevens na acquisitie naar een Microsoft Excel-bestand met behulp van de functie voor het loggen van opgeslagen gegevens in de Mense-software. Voeg na het exporteren van de gegevens kolommen toe met labels voor variabelen en replica's.Het dataformaat dat uit de instrumentsoftware wordt geëxporteerd, kan voor een eenvoudigere manipulatie worden getransformeerd met behulp van het Python 0.6-script dat door dit lab is gegenereerd. De naam van het bronbestand en de bladnaam voor de inputgegevens, evenals de gewenste bestandsnaam voor de output, worden rechtstreeks in het script bewerkt. Dit script vergemakkelijkt de datamanipulatie en -analyse door de identificatie van unieke kis over alle monsters heen.De gegevens worden herschikt met monsterinformatie in de rijen en unieke KIS in de kolommen, waarbij elke cel de overeenkomstige piekoppervlakte vertegenwoordigt. Als er voor een KI-waarde in een monster geen piek wordt gedetecteerd, blijft de betreffende cel leeg. Vervolgens worden, met behulp van een tweede script dat door deze laboratoriumimport is gegenereerd, de gegevens uit het bestand dat in de vorige stap is bewerkt.De analyse is gebaseerd op het bekijken en analyseren van het aantal keren dat elke KI-waarde is gedetecteerd. Daarom toont het programma een staafdiagram van de KI-hits. Evalueer voor elke KI-waarde de K-hits van specifieke subsets van monsters, waarbij elke groep technische replica's samen wordt geanalyseerd.Doe dit door elke behandeling of variabele afzonderlijk te analyseren door de overeenkomstige vakjes aan of uit te vinken. Nadat de breedte van elk KI-venster via de grafische interface is bepaald, selecteert u willekeurig enkele van de bijbehorende chromatogrammen. Evalueer in de mense-software overlappende pieken tussen de technische replica's.Zodra het KI-venster is geïndividualiseerd, wordt de merge-functie in de grafische interface gebruikt om de KIS die binnen het venster vallen, samen te voegen met de meest bevolkte ki. Klik eerst op de merge-knop om de functie te activeren en selecteer de meest bevolkte ki in het centrum van het venster door met de linkermuisknop op de overeenkomstige balk te klikken. Zodra de balk is geselecteerd, verandert deze van kleur en wordt deze groen. Klik vervolgens met de rechtermuisknop op de overeenkomstige balken om de KIS die binnen het venster vallen, samen te voegen met de geselecteerde ki.Hierdoor worden de balken rood, terwijl een blauwe balk van de overeenkomstige lengte bovenop de centrale ki wordt toegevoegd. Zodra alle geselecteerde kis zijn samengevoegd in de juiste centrale ki, klikt u opnieuw op de knop voor samenvoegen om de wijzigingen te accepteren. Dit zorgt ervoor dat de knop voor samenvoegen geel wordt in geval van fouten.De knop voor het onsamendoen (unmerge) is ook beschikbaar om cellen weer te scheiden. Klik op de knop voor het onsamendoen in de grafische interface. Klik vervolgens met de rechtermuisknop op de rode balk die ongedaan moet worden gemaakt.De balk verandert van rood naar blauw. Klik opnieuw op de knop voor het ongedaan maken van de samenvoeging om de wijzigingen te accepteren. Indien men probeert om onjuist twee pieken in één enkel monster samen te voegen tot één enkele KI-waarde, wordt er een foutmelding weergegeven.Zodra alle samenvoegingsoperaties zijn opgeslagen en het bestand is bewaard voordat men overgaat tot de statistische analyse, worden de chromatogrammen van de lucht- en vial-blanks geanalyseerd om eventuele contaminaties te bewaken. Zodra de ki van de pieken en de blanks zijn geïdentificeerd, wordt de oppervlakte van de piek gedetecteerd in de lucht- en/of vial-blank afgetrokken van de oppervlakte van de aanwezige piek. In het monster was de elektronische neus in staat om verschillen in vluchtige profielen te detecteren tussen meloenvruchten die in verschillende rijpingsstadia zijn geoogst.Hier worden voorbeelden getoond van chromatogrammen van vroeg rijpe vruchten en volledig rijpe vruchten, waaruit de verschillen in piekoppervlakte blijken. Voor talrijke pieken werden 20 K-vensters geïdentificeerd over alle monsters. Een variantanalyse toonde aan dat van deze verschillende kis de abundantie van 14 pieken die door de elektronische neus werden gedetecteerd, significant varieerde tussen de twee rijpheidsstadia. Hier is de piekabundantie van de vroeg rijpe vruchten voor elk van deze kis in het groen uitgezet, en die van de volledig rijpe vruchten in het oranje.Na voltooiing van deze procedure kunnen andere methoden, zoals gaschromatografie gekoppeld aan massaspectrometrie, worden uitgevoerd om de componenten te identificeren die overeenkomen met de individuele pieken op de elektronische neus na de ontwikkeling ervan. Deze techniek biedt een snel analyse-instrument en stelt onderzoekers in het veld van de plantpathologie, plantenfysiologie, post-harvest biologie en levenswetenschappen in staat om veranderingen in de vluchtige samenstelling van fruit te onderzoeken als functie van rijpheid, variëteit of bewaring. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u vluchtige verbindingen snel kunt analyseren met een elektronische neus en hoe u piekuitlijning kunt uitvoeren met onze grafische interface.

fruit-volatile-analysis-using-an-electronic-nose

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Secundaire electrospray ionisatie massa spectrometrie (Sesi-MS) kan de detectie van vluchtige organische stoffen (VOS), zonder de noodzaak voor een monstervoorbehandeling. Dit protocol bevat instructies voor het snel (binnen minuten) karakterisering van bacteriële VOS met behulp van Sesi-MS.

Karakteriseren Bacteriële Vluchtige stoffen met behulp van secundaire electrospray ionisatie massaspectrometrie (Sesi-MS)

Werkwijze snel scherm waardplant vluchtige door meting van de elektrofysiologische reactie van volwassen navel orangeworm...

Electroantennographic Bioassay als een screeningsinstrument voor Host Plant Vluchtige stoffen

Olfactorische signalen bemiddelen veel verschillende gedragingen in insecten, en zijn vaak complexe mengsels bestaat uit tientallen tot honderden vluchtige verbindingen. Met gaschromatografie met meerkanaals opname in het insect antennelid lobe beschrijven we een werkwijze voor de identificatie van bioactieve verbindingen.

Identificatie van Olfactorische Vluchtige stoffen met behulp van gaschromatografie-en meergezins-Recordings (GCMR) in de Insect antennaal Lobe

Deze video geeft een protocol voor de massaspectrometrische analyse van de vluchtige en oxidatie gevoelige verbindingen met elektronimpactionisatie ionisatie. De voorgestelde techniek is bijzonder interessant voor anorganische chemici werken met metaal organyls, silanen of fosfanen die moeten worden behandeld met inerte omstandigheden, zoals de Schlenk-techniek.

Analyse van vluchtige en oxidatie gevoelige verbindingen met behulp van een Cold Inlaat Systeem en Electron Impact Massaspectrometrie

Proton Transfer Reactie Time of Flight Mass Spectrometrie maakt hoge gevoeligheid, snelle en niet-invasieve analyse van vluchtige organische verbindingen mogelijk. Om het potentieel te demonstreren, geven we drie voorbeelden: melkzuurfermentatie van yoghurt (online bioprocesbewaking), verschillende appelgenotypen (grootschalige screening) en retronasale ruimte na het drinken van koffie (nosespace-analyse).

PTR-ToF-MS gekoppeld aan een geautomatiseerd bemonsteringssysteem en aangepaste data-analyse voor voedingsstudies: Bioproces Monitoring, Screening en Neusruimte Analyse

Een protocol voor het karakteriseren van de chemische samenstelling van uitgeademde adem in real-time met behulp van ionisatie van de secundaire nanoelectrospray gekoppeld aan hoge resolutie massa spectrometrie wordt aangetoond.

Real-time adem analyse met behulp van secundaire Nanoelectrospray ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie voor hoge resolutie

Hier presenteren we een protocol voor het verzamelen van de bloemige geur vluchtige stoffen uit bloeiende bloemen, met behulp van een niet-destructieve bemonsteringsprocedure.

Snelle verzameling van bloemige geur volatiles met een headspace vluchtige collectie techniek voor GC-MS thermische desorptie bemonstering

Fysiologisch, worden odorant receptoren geactiveerd door odorant moleculen in de fase van de damp ingeademd. Echter, meest in vitro systemen gebruiken vloeibare fase odorant stimulatie. Hier presenteren we een methode waarmee in vitro bewaking in real-time van odorant receptor activering op odorant stimulatie in damp fase.

Real-Time In Vitro Monitoring van Odorant Receptor activering door een Odorant in de damp-fase

We hebben een effectieve methodologie ontwikkeld voor het bemonsteren en analyseren van geursignalen om te begrijpen hoe ze kunnen worden gebruikt in diercommunicatie. In het bijzonder gebruiken we headspace solid-phase microextractie in combinatie met gaschromatografie-massaspectrometrie om de vluchtige componenten van dierlijke geuren en geurmarkeringen te analyseren.

Bemonstering en analyse van geursignalen van dieren

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.

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

Hier wordt een methode gepresenteerd voor het verrijken en analyseren van de vluchtige componenten van thee-extracten met behulp van oplosmiddelondersteunde smaakverdamping en oplosmiddelextractie gevolgd door gaschromatografie-massaspectrometrie, die kan worden toegepast op alle soorten theemonsters.

Theearoma-analyse op basis van oplosmiddelondersteunde smaakverdampingsverrijking

Leer een snelle methode voor de analyse van vluchtige verbindingen in fruit met behulp van een elektronische neus. Deze techniek maakt efficiënt onderzoek naar fruitkwaliteit en rijpheid mogelijk.

Fruit Vluchtige analyse met behulp van een elektronische neus

Meer video's verkennen