Здесь мы представляем микромасштабной протокол для обработки проб зерна и включения такой подход микромасштабной в конвейере аналитических высок объём. Это выше пропускная способность адаптации имеющихся в настоящее время протоколов.
Method Article
Здесь мы представляем микромасштабной протокол для обработки проб зерна и включения такой подход микромасштабной в конвейере аналитических высок объём. Это выше пропускная способность адаптации имеющихся в настоящее время протоколов.
Кукуруза является важным зерновых культур в Соединенных Штатах и во всем мире. Однако кукурузные зерна должны быть обработаны до потребления человеком. Кроме того целые зерна состав и обработки характеристики варьируются среди гибриды кукурузы и может повлиять на качество конечного продукта переработки. Таким образом чтобы производить здоровую обработанные пищевые продукты из кукурузы, необходимо знать, как оптимизировать параметры обработки для конкретных наборов зародышевой плазмы для учета эти различия в характеристиках композиции и обработки зерна. Это включает в себя лучше понять, как текущих методов обработки воздействие питательные качества окончательного обработанных пищевых продуктов. Здесь мы описываем микромасштабной протокол, который имитирует конвейер обработки производить хлопья от больших шелушение крупы и позволяет одновременно для обработки нескольких образцов зерна. Отслаивание крупы, промежуточных товаров, или конечный продукт переработки, а также зерна кукурузы, сам, могут быть проанализированы для питания содержание как часть аналитических конвейера высокой пропускной способности. Эта процедура была разработана специально для включения в программу исследования кукурузы размножения, и он может быть изменен для других зерновых культур. Мы предоставляем пример анализа нерастворимые привязкой гидроксилимонная кислота и p кумариновая кислоты содержания в кукурузе. Образцы были взяты на пять этапов обработки. Мы демонстрируем, что выборки может происходить на нескольких этапах в ходе микромасштабной обработки, что метод обработки могут быть использованы в контексте специализированных кукурузы, разведение программы, и что, в нашем примере, большую часть питания содержание было потеряно во время обработки продуктов питания.
Кукурузы (Zea mays L.) является наиболее широко культивируемых зерновых культур в Соединенных Штатах1. В 2016 году были посвящены 71.12 млрд кг (2,8 миллиардов бушелей) кукурузы для потребления человеком2, указывая значение кукурузы в американской диете. Одним из больших преимуществ кукурузного зерна является, что это относительно недорогой товар, но он также содержит выгодно фитохимические как фенолы, ненасыщенных жирных кислот и белка3. Таким образом на основе кукурузы пищевых продуктов может быть относительно недорогих источников полезных фитохимические для людей.
Однако кукуруза должны быть обработаны до потребления человеком. В результате обработки деятельности часто воздействие питательную ценность окончательного обработанных пищевых продуктов4. Например при производстве закуски и завтрак, готовые к употреблению зерновых (т.е., холодный зерновых), кукурузы ядра сухой молотые производить большое шелушение крупы. Во время сухого помола, физически удаляются отруби и зародыша, оставив только эндосперма материал. Поскольку многие фитохимические расположены преимущественно в отрубей или зародышей (например, фенольных и ненасыщенных жирных кислот, соответственно), это может привести к значительному снижению в питательную ценность продуктов переработанных продуктов питания4. И наоборот глубокой переработкой шаги могут улучшить питательную ценность. Например многие методы обработки продуктов питания включают приготовление пищи, выпечки или тостов. Термических напряжений, возникающих в ходе этих этапов может повысить биодоступность выгодно фитохимические5.
С точки зрения питания человека и пищевой науки было бы интересно знать, как обработка влияет не только питательная ценность переработанных продуктов питания, но, предусматриваемой, также как корректировки параметров обработки могут повлиять другие сенсорные качества, включая цвет, текстуру и вкус. Протокол, который позволяет такие качества контролироваться на протяжении обработки могут использоваться для выбора сорта кукурузы для улучшения окончательной переработки кукурузы пищевой продукт. Две из основных препятствий для анализа таких характеристик в прошлом были масштаба и пропускной способности имеющихся протоколов. Например в процессе производства зерновых завтраков для лабораторного анализа, быстрый и Колдуэлл6 предложил использовать 45.4 кг большое шелушение крупы. Эта масса крупных шелушение крупы намного превышает количество больших шелушение крупы или большое шелушение Грит материалы7 , могут быть изготовлены из небольшой участок полевых испытаний, которые являются типичными в селекции программы. Таким образом разработка протокола микромасштабной лаборатории для производства переработанных продуктов питания может позволить (1) селекционеров для повышения сорта кукурузы для питания и сенсорные черты, которые имеют важное значение для пищевой промышленности и (2) процессоров эффективно разрабатывать и тестировать стратегии альтернативной обработки.
В этой рукописи мы описываем высок объём модификация микромасштабной обработки протокола, описано в Kandohla8 , который был использован для производства поджаренного кукурузные хлопья из больших шелушения зерна материалов. Мы представляем результаты эксперимента пример, который используется этот протокол обработки для изучения изменений в нерастворимые привязкой гидроксилимонная кислота и p кумариновая кислоты в кукурузы. Наши цели в конкретные исследования было определить (1) как фенольные кислоты содержание кукурузы изменилась во время производства готовых к употреблению Завтрак мюсли, (2) на стадии обработки произошли эти изменения, и (3) ли какие-либо из наших экспериментальных гибриды по-разному отреагировали на обработке подчеркивает, что этот протокол может использоваться в сочетании с высокой пропускной способностью аналитической химии протоколы для эффективного анализа питания черты. Этот протокол также может быть скорректирована для имитации производство других продуктов переработки кукурузы питания или обработанные пищевые продукты, которые изготавливаются из других зерновых.
1. продукты, приготовленные крупы

Рисунок 1: размещение консервных банок в консервной скороварки. Консервной банки должны располагаться равноотстоящих друг от друга и от сторон консервного скороварки обеспечить даже приготовление пищи и во избежание повреждения консервных банок. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 2: удаление материала без эндосперма. () вареные Грит образца до удаления материала без эндосперма, возросло до верхней во время приготовления пищи. (b) приготовленные зерна образца после удаления материала без эндосперма. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
2. производить запеченные крупы

Рисунок 3: размещение вареные крупы на листе выпечки. Две различные приготовленные зерна образцы помещаются в отдельные фольги лодки на противень до выпечки. Лодки обозначены зеленой лентой на фото. Это увеличило пропускную способность протокола, а также обеспечение перекрестное загрязнение не состоялась. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
3. производство конечного продукта поджаренного Cornflake

Рисунок 4: пергаментной бумаги мешок. () пергаментной бумаги складывается продольно. (b) длинные, открытой стороне мешочек сложить над. (c) длинный сторона складывается над снова под углом в 10 °. (d) короткий, открытой стороне мешочек сложить над. Это будет на стороне мешочек, который подается через пресс лепешка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 5. Резки проката тесто в хлопья. Проката тесто забил через пергаментную бумагу. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 6: исправить цвет окончательный кукурузных хлопьев поджаренный. Хлопья на левой стороне картины были тосты для соответствующее количество времени. Хлопья на правой стороне картины были тосты для слишком долго. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
4. фитохимических и статистический анализ
Примечание: Зависящ на точное фитохимических интерес и лабораторного оборудования для исследователей, эти аналитических протоколов может измениться.
Этот протокол, допускается для анализа проб и питания переработки кукурузы пищевой продукт, кукурузные хлопья, начиная с крупных шелушения крупу и продолжается через промежуточные этапы обработки до конечного продукта. Этот протокол был связан с протоколом, изложенные Rausch et al. 7 производят отслаивание Грит компоненты от гибридных образцов зерна. Таким образом информация о питании содержание гибридных образцов, анализируются в цельное зерно, большие шелушения зерна, приготовленные зерна, запеченные Грит, и представлены этапы обработки поджаренного cornflake. Независимо от того, гибридный сорт под оценки большинство из нерастворимых привязкой гидроксилимонная кислота и p кумариновая кислоты был удален во время сухого помола (рис. 7). Еще один снижение нерастворимые привязкой гидроксилимонная кислота и p кумариновая кислоты произошла во время приготовления пищи. Снижение нерастворимые привязкой гидроксилимонная кислота и p кумариновая кислоты содержания, наблюдается во время приготовления пищи может быть за счет удаления небольшое количество не эндосперма материала, который оставался в большой отслаивание материала зернистости. Мульти степень свободы контрастов указал, что гидроксилимонная кислота и p кумариновая кислоты содержания оставались стабильными на протяжении оставшейся части обработки, независимо от того, гибридные (Таблица 1).
Кроме того первоначальный рейтинг гибридных сортов с точки зрения их содержание нерастворимых привязкой гидроксилимонная кислота и p кумариновая кислоты содержания, не свидетельствуют о рейтинге гибриды на этапе окончательной обработки (Таблица 2 и рис. 8). Иными словами первоначальное содержимое целого ядра, не свидетельствует о какой гибрид будет обладать наиболее нерастворимые привязкой гидроксилимонная кислота или p кумариновая кислоты в конце обработки. Таким образом с целью изучения генетических признаков, лежащих в основе питательных характеристик переработанных продуктов питания, микромасштабной процессов должны использоваться для изучения зерна кукурузы.

Рисунок 7: изменение в нерастворимые привязкой фенольные кислоты содержание всей обработки. () изменения в нерастворимые привязкой гидроксилимонная кислота содержание всей обработки. (б) изменения в нерастворимые привязкой p кумариновая кислота содержание всей обработки. УК: Целого ядра, FG: шелушения зерна, CG: приготовленные зерна, BG: запеченные зернистости, до: тосты Cornflake. Различные цвета точки представляют различные гибриды. Рисунок первоначально опубликовано в дополнительной информации прикладами-Wilmsmeyer и др. 4 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 8: взаимодействие участок гибридный путем обработки этап взаимодействия. () взаимодействие участок для нерастворимые привязкой гидроксилимонная кислота содержание. (b) взаимодействия участок для p кумариновая кислоты содержание нерастворимых привязкой. Пересекающиеся линии указывают изменения ранга взаимодействия, означает, что гидроксилимонная кислота нерастворимые привязкой ни нерастворимые привязкой p кумариновая кислоты содержание окончательного поджаренного cornflake может быть предсказано на основе начального содержания любой из этих фитохимические в целого ядра. УК: Целого ядра, FG: шелушения зерна, до: тосты Cornflake. Рисунок первоначально опубликовано в дополнительной информации прикладами-Wilmsmeyer и др. 4 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
| Гидроксилимонная кислота | p кумариновая кислота | |||
| Гибрид | F-значение | p-значение | F-значение | p-значение |
| B73xMO17 | 0,07 | 0.93 | 0,34 | 0,72 |
| B73xPHG47 | 0.02 | 0,98 | 0,61 | 0,55 |
| LH1xMO17 | 0,08 | 0.93 | 0,14 | 0.87 |
| PHJ40xLH123HT | 0,32 | 0,73 | 0.74 | 0.48 |
| PH207xPHG47 | 0,15 | 0,86 | 0,24 | 0,79 |
| PHJ40xMO17 | 0.01 | 0.99 | 0.31 | 0.74 |
| PHG39xPHZ51 | 0,06 | 0,94 | 0,07 | 0.93 |
Таблица 1: Мульти степень свободы контрастов, тестирование разница фенольные кислоты содержанием нерастворимого привязкой в вареные крупы, запеченные крупу и поджаренный кукурузные хлопья.
| Гидроксилимонная кислота | p кумариновая кислота | |||
| F-значение | p значение | F-значение | p значение | |
| Гибриды | 7.15 | 0.001 | 8.7 | < 0,001 |
| Inbreds | 4.07 | 0,007 | 6.57 | < 0,001 |
| Примечание: Все стадии intereactions год, генотип путем обработки были незначимая при α = 0,05. | ||||
Таблица 2: Значение этапе взаимодействия генотипа путем обработки.
| Протокол шаг | Критически важной информации | Устранение неполадок | Высок объём рекомендации |
| 1.2 и 1.6 | Соединение этих двух шагов позволяет вода нагревается не нарушая консервной банки. | NA | Нагрев половина воды перед добавлением консервной банки увеличивает пропускную способность. |
| 1.4 | NA | NA | Предварительно оценить ингредиентов. Данная сумма на одну банку, так что умножить объем или массу ингредиентов, необходимых на количество банок, используемые на шаге 1.4.2. Разделите полученную смесь поровну между консервной банки. |
| 1.4 Примечание | Не позволяйте банки коснуться края консервной скороварки или друг с другом. Они будут нарушать, и образцы будут потеряны. | NA | NA |
| 1.9 и 1.10 | Вода должна доходить до кипения до приготовления пищи. | Если крупы не готовятся тщательно после один час, затем проверьте обеспечить давление веса было присвоено 15 psi и что вода достигает полного кипения до крышки размещается на консервных скороварки и таймер. | NA |
| 1.13 | Удалите материал без эндосперма, который плавает на вершину во время приготовления пищи. Это будет исказить любой фитохимических результаты, если оставить в образце. | Затем если материал без эндосперма не подняться на вершину во время приготовления пищи, крупы не готовить тщательно. Смотрите информацию относительно шагов 1.9 и 1.10. | NA |
| 1.15, 2,4 и 3,7 | Образец измельчить до состояния порошка. | Если фитохимических анализ, как представляется, не работает, убедитесь, что образец был земли в мелкий порошок, таким образом, что существует больше площадь поверхности, воздействию растворителей. | NA |
| 2.1 | Не позволяйте образцы касаться друг друга. Они станут кросс загрязненных. | NA | Выпекать одновременно двух выборок, сделав отдельные фольги лодки для них на листе приготовления пищи. |
| 2.2.1 | Перемешайте образец после 25 мин для обеспечения даже выпечки. | Если образец, как представляется, не запеченный равномерно, движение через более частые интервалы (например, каждые 15 минут). | NA |
| 3.1 | Положите тесто запеченные песка в чехле пергаментной бумаги. Это гарантирует, что образец не будут потеряны при прессовании. | Если образец начинает выходить из конца пергаментной бумаги мешок, сделайте более сумке. Мы обнаружили, что 1 м, по-видимому, будет достаточно. | NA |
| 3.2 | Оставьте пергаментной бумаги мешок закрыт. | Если режущий инструмент прорезает пергаментную бумагу, используйте средство скучнее. | Мы обнаружили, что нож для пиццы является лучшим инструментом для резки запеченные крупы на квадраты. Мы не подстригал через пергаментную бумагу с помощью этого инструмента, но запеченные крупу по-прежнему были в состоянии быть очень быстро разрезать на квадраты. |
| 3.5 | Стать очень комфортно с цветом и не тост слишком долго. | Если образец становится слишком темный, уменьшить количество времени, используемый для тост. | Храните несколько сушеных выпечки Грит образцов в отдельных фольги, покрытой вес лодки до тех пор, пока несколько образцов готовы для поджаривания. |
Таблица 3: Таблица критических шагов, шаги по устранению неполадок и рекомендации.
Изменения в питании содержание продуктов питания на основе кукурузы всей обработки, вероятно, из-за удаления компонентов усиления и тепловой стресс5,10. Однако именно как обработка влияет на различные питательные вещества подробно изучен относительно мало до разработки этого протокола4,8. Кроме того из-за больших масштабах большинства Лаборатория обработки протоколов, зачастую было невозможно для изучения генетической основы сенсорной и питательных характеристик в Кукуруза зерно8. Здесь мы представляем микромасштабной лабораторный метод для изучения питания и сенсорные черты в кукурузы на протяжении пищевой продукт.
Этот протокол позволяет выборки занять место на стадии шелушения зерна, после приготовления, после выпечки и после сдвига сил, возникающих во время прокатки. Таким образом с дополнительный анализ собранного зерно, протокол облегчает анализ начальной стадии субстрата, а также окончательного пищевой продукт и посредника этапы обработки для выяснения изменений в составе связанных с питанием. Это ключевая особенность протокола позволяет питания и сенсорные черты для анализа всей обработки, позволяя при этом исследователь выбрать какие протоколы аналитической химии для этих конкретных анализов. Еще одной ключевой особенностью настоящего Протокола является эффективность этого протокола микромасштабной. Во-первых этот протокол использует небольшой образец, который подходит в селекции параметр (Таблица 3). 1 кг зерна, как правило, производят около 0,3 кг крупных шелушения зерна составляющих и примерно одна треть большое шелушение зернистости, составляющих производства были необходимы для обработки. Во-вторых этот протокол позволил Лаборатория обработки приблизительно 16 образцов в день, который является гораздо более эффективным, чем предыдущий протокол, требующий большой выборки размеров6.
Этот протокол можно легко изменить для имитации производство других продуктов переработки кукурузы питания. Например большое шелушение круп используются в производстве различных закускы Помимо завтрака, готовые к употреблению зерновых9. Протокол лаборатории для производства этих продуктов Снэк предусматриваемой может включать корректировки время приготовления пищи и приготовления пищи решения или корректировки для выпечки раз. Это также возможно, что адаптированный вариант этого протокола может использоваться для изучения других зерновых культур и их соответствующих продуктов их переработки. Обработанные зерна продукты часто включают в себя приготовления пищи, выпечки или тостов стадий обработки, которые могут имитировать с помощью адаптированную версию протокола, представленные здесь.
Важное ограничение этого протокола, что она имеет очень мало точек остановки, т.е. после того, как начинается обработка шаг, он и последующие шаги должны быть завершены (Таблица 3). Существует один остановочный пункт после производства вареных крупу от шелушения крупы. Только в случае необходимости, вареные крупы можно в запечатанном контейнере (например запечатанном консервной банки) и не более двух дней в холодильнике. Однако хранение вареные крупы для более длительных периодов времени появился изменить образец. Кроме того после начала выпечки, есть нет точек остановки до после проката, вырезать и сушат запеченные Грит тесто.
Заключение
Через эти результаты пример (см. прикладами-Wilmsmeyer и др. 4 для получения дополнительной информации), мы показали, что содержание питания может контролироваться всей обработки. Кроме того были определены этапы ключа обработки, где произошли изменения питания. Кроме того небольшого размера выборки для этого протокола обработки включено изучение нескольких гибридов в контексте программы разведения растений. С помощью этих гибридов, мы определили, какой набор гибридов поддерживали высокие концентрации нерастворимого привязкой гидроксилимонная кислота и p кумариновая кислоты всей обработки. Эти черты являются важными показателями окончательный кукурузных хлопьев поджаренный пребиотик потенциала. 11 , 12 , 13 эти результаты могут использоваться непосредственно для того, чтобы помочь создать размножения популяций для улучшения пребиотик потенциал продукции переработки кукурузы селекционеров.
Одним из основных преимуществ этой обработки протокола является, что она не ограничивает питания анализа, которые могут проводиться. Если фитохимических протокол для анализа зерна, оно может использоваться для изучения переработанной продукции. Кроме того поскольку этот протокол обработки позволяет лабораторных пищевых продуктов и питания анализа проводиться самостоятельно, могут быть изучены несколько фитохимические. Аналитических протоколов для изучения фитохимических содержание следует использовать небольшие размеры выборки, однако, из-за малого количества промежуточной и окончательной обработки продуктов, создаваемых с помощью лабораторных обработки протокола.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Авторы хотели бы поблагодарить Tom Паттерсон и аналитических технологий команда в Доу агросайенс для использования их лабораторных объектов и их наставничества. Эта работа частично финансируется через подарки от компании "Келлогг" и агросайенс Доу и USDA Люк Грант, награда ИЛЛЮ-802-354. Иллинойс уважаемого стипендий и Уильяма б. и Нэнси л Амвросий стипендии наук урожая была оказана поддержка студента для CJBW.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Консервная скороварка | Wisconsin Aluminium Foundry Co. | Модель 921 | Можно использовать любую, но она должна быть достаточно большой, чтобы вместить несколько банок для консервирования |
| Одна конфорка или большая конфорка | Waring Professional | Модель SB30 | Можно использовать любую, но она должна быть достаточно большой, чтобы скороварку для консервирования можно было надежно разместить на конфорке или конфорке |
| литр с широким горлышком банки для консервирования | Шар | 1440096258 | Можно использовать любой, но они должны быть с широким горлышком кварты |
| 1 л Стакан | Fisher Scientific | 09-841-104 | |
| Мешалка | Corning | 6796420D | |
| Магнитная мешалка | Fisher Scientific | 14-513-67 | |
| 1 л Градуированный цилиндр | Kimble | 20027500 | |
| Шпатель | Wal-Mart | 552145280 | |
| Горячие подкладки | Wal-Mart | 556501140 | |
| весы | любой | NA | Mettler Toledo Model MS105DU или аналогичные |
| весы | лодки Fisher Scientific | 08-732-113 | |
| Sugar | Wal-Mart | 9259244 | |
| Salt Morton | (приобретено в Wal-Mart) | 9244849 | |
| Жидкий солодовый экстракт | по чашке (куплено на Amazon) | NA | https://www.amazon.com/Barley-Malt-Extract-Syrup-Bottle/dp/B01N4SK72C |
| Маркировочная лента | Fisher Scientific | 15966 | |
| Перманентный маркер | Wal-Mart | 55529894 | |
| Конвекционная печь | Wal-Mart | 1598495 | |
| Форма для выпечки (обычно входит в комплект духовки) | Wal-Mart | 1598495 | |
| Кулинарная фольга | Wal-Mart | 564264789 | |
| Пресс для тортильи | E& Отель и Оборудование и расходные материалы для ресторанов | CTM-2000 | |
| Пергаментная бумага | Reynolds (приобретена в Wal-Mart) | 551219672 | |
| Резак для пиццы | Farberware (куплен в Wal-Mart) | ||
| Охлаждающие стойки | Flytt (куплено на Amazon) | NA | https://www.amazon.com/dp/B075HQY627/ref=sspa_dk_detail_7?psc=1&pd_rd_i=B075HQY627&pd_rd_wg=WaJol&pd_rd_r=SF07KCHMP753WAPG6ED4&pd_rd_w=2BOwf |
| SAS версии 9.4 | SAS Institute | версии 9.4 | |
| R | R Foundation for Statistical Computing | version 3.4.0 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission