Profilowanie związków lotnych w owocach czarnej porzeczki przy użyciu mikroekstrakcji w fazie stałej w przestrzeni nad powierzchnią sprzężoną z chromatografią gazową i spektrometrią mas

Summary

Platforma mikroekstrakcji gazowej w fazie stałej jest tutaj opisana do szybkiej, niezawodnej i półautomatycznej identyfikacji i kwantyfikacji substancji lotnych w dojrzałych owocach czarnej porzeczki. Technika ta może być wykorzystana do poszerzenia wiedzy na temat aromatu owoców oraz do selekcji odmian o wzmocnionym smaku do celów hodowlanych.

Abstract

Rośnie zainteresowanie pomiarem lotnych związków organicznych (LZO) emitowanych przez dojrzałe owoce w celu hodowli odmian lub odmian o ulepszonych cechach organoleptycznych, a tym samym zwiększenia akceptacji konsumentów. Niedawno opracowano wysokoprzepustowe platformy metabolomiczne do ilościowego oznaczania szerokiego zakresu metabolitów w różnych tkankach roślinnych, w tym kluczowych związków odpowiedzialnych za smak i jakość aromatu owoców (lotatylomia). Opisano tutaj metodę wykorzystującą mikroekstrakcję do fazy stałej (HS-SPME) w połączeniu ze spektrometrią chromatografii gazowej ze spektrometrią mas (GC-MS) w celu identyfikacji i ilościowego oznaczania LZO emitowanych przez dojrzałe owoce czarnej porzeczki, jagody wysoko cenionej ze względu na swój smak i korzyści zdrowotne.

Dojrzałe owoce roślin czarnej porzeczki (Ribes nigrum) zostały zebrane i bezpośrednio zamrożone w ciekłym azocie. Po homogenizacji tkanek w celu wytworzenia drobnego proszku, próbki rozmrażano i natychmiast mieszano z roztworem chlorku sodu. Po odwirowaniu supernatant przeniesiono do szklanej fiolki zawierającej chlorek sodu. Lotne związki organiczne zostały następnie wyekstrahowane za pomocą światłowodu do mikroekstrakcji w fazie stałej (SPME) i chromatografu gazowego sprzężonego ze spektrometrem masowym z pułapką jonową. Lotną kwantyfikację przeprowadzono na otrzymanych chromatogramach jonowych poprzez całkowanie powierzchni piku, przy użyciu określonego jonu m/z dla każdego LZO. Poprawną adnotację LZO potwierdzono poprzez porównanie czasów retencji i widm masowych czystych wzorców komercyjnych prowadzonych w tych samych warunkach co próbki. Zidentyfikowano ponad 60 LZO w dojrzałych owocach czarnej porzeczki uprawianych w odmiennych miejscach w Europie. Wśród zidentyfikowanych LZO kluczowe związki aromatyczne, takie jak terpenoidy i substancje lotne C6, mogą być wykorzystywane jako biomarkery jakości owoców czarnej porzeczki. Ponadto omówiono zalety i wady metody, w tym potencjalne ulepszenia. Ponadto położono nacisk na wykorzystanie elementów sterujących do korekcji partii i minimalizacji intensywności dryftu.

Introduction

Smak jest istotną cechą każdego owocu, wpływając na akceptację konsumentów, a tym samym znacząco wpływając na atrakcyjność rynkową. Percepcja smaku obejmuje kombinację układu smakowego i węchowego i zależy chemicznie od obecności i stężenia szerokiej gamy związków, które gromadzą się w jadalnych częściach roślin lub, w przypadku LZO, są emitowane przez dojrzałe owoce^1,2. Podczas gdy tradycyjna hodowla koncentrowała się na cechach agronomicznych, takich jak plon i odporność na szkodniki, poprawa jakości owoców, w tym smaku, przez długi czas była zaniedbywana ze względu na złożoność genetyczną i trudności w praw....

Protocol

1. Zbieranie owoców

1. Uprawiaj od 4 do 6 roślin na genotyp i/lub zabieg, aby zapewnić wystarczający materiał owocowy i zmienność.
2. Jeśli to możliwe, próbki należy zbierać w tym samym dniu; jeśli nie ma wystarczającej ilości materiału owocowego, należy połączyć próbki zebrane w różnych terminach.
   UWAGA: Zaleca się, aby czas zbiorów (rano, południe, popołudnie) pozostał w przybliżeniu identyczny, ponieważ na profile LZO wpływa rytm dnia/okołodobowy^28,29,30,31.
3. Oceń etap dojrzewania owoców za pomocą obserwacj....

Results

Profilowanie LZO o wysokiej przepustowości w dużym zestawie upraw owocowych uprawianych w różnych warunkach lub miejscach lub należących do różnych genotypów jest niezbędne do dokładnego fenotypowania aromatu. W artykule przedstawiono szybką i półautomatyczną platformę HS-SPME/GC-MS do względnej kwantyfikacji LZO w odmianach czarnej porzeczki. Wykrywanie i identyfikacja LZO opierały się na bibliotece opracowanej w celu profilowania gatunków owoców jagodowych (Tabela 1). Typowy profil lotny dojrzałych owo.......

Discussion

Hodowla w celu uzyskania aromatu owocowego od dawna jest utrudniona przez złożoną genetykę i biochemię leżącą u podstaw syntezy lotnych związków oraz brak technologii prawidłowego fenotypowania. Jednak ostatnie postępy w platformach metabolomicznych, w połączeniu z narzędziami genomicznymi, pozwalają wreszcie na identyfikację metabolitów odpowiedzialnych za preferencje konsumentów i hodowlę roślin o ulepszonym smaku³. Podczas gdy największy postęp osiągnięto w przypadku modelowego owocu, pomidora<.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 ml zakręcane fiolki z nadprożem	Thermo Scientific	10-HSV
18 mm nakrętka Silikon/PTFE	Thermo Scientific	18-MSC 5 mL
Probówka z nakrętką HDPE	VWR	216-0153
Wirówka	Thermo Scientific	75002415
Metanol do HPLC	Merck	34860-1L-R
N-pentadekan (D32, 98%)	Cambridge Isotope Laboratories	DLM-1283-1
Chlorek sodu	Merck	S9888
Włókno SPME PDMS / DVB	Merck	57345-U
Naczynia mielące ze stali nierdzewnej do TissueLyser	Qiagen	69985
TissueLyser II	Qiagen	85300	Może być zastąpiony moździerzem i tłuczkiem lub młynem kriogenicznym
Chromatograf gazowy Trace GC-Spektrometr masowy z pułapką jonową ITQ900	Autosampler Thermo Scientific
Triplus RSH z automatycznym urządzeniem SPME	Thermo Scientific	1R77010-0450
Woda do HPLC	Oprogramowanie Merck	270733-1L
Xcalibur 4.2 SP1	Thermo Scientific