Профилирование летучих соединений в плодах черной смородины с использованием твердофазной микроэкстракции в сочетании с газовой хроматографией-масс-спектрометрией

Summary

Здесь описана платформа для твердофазной микроэкстракционно-газовой хроматографии для быстрой, надежной и полуавтоматизированной идентификации летучих веществ и количественной оценки в спелых плодах черной смородины. Этот метод может быть использован для увеличения знаний о фруктовом аромате и для отбора сортов с улучшенным вкусом с целью селекции.

Abstract

Растет интерес к измерению летучих органических соединений (ЛОС), выделяемых спелыми плодами, с целью селекции сортов или сортов с улучшенными органолептическими характеристиками и, таким образом, повышения потребительского признания. Недавно были разработаны высокопроизводительные метаболомные платформы для количественной оценки широкого спектра метаболитов в различных растительных тканях, включая ключевые соединения, ответственные за вкус и качество аромата фруктов (волатиломики). Метод, использующий твердофазную микроэкстракцию пространства над головой (HS-SPME) в сочетании с газовой хроматографией-масс-спектрометрией (GC-MS), описан здесь для идентификации и количественной оценки ЛОС, испускаемых спелыми плодами черной смородины, ягодой, высоко оцененной за ее вкус и пользу для здоровья.

Спелые плоды растений черной смородины (Ribes nigrum) собирали и непосредственно замораживали в жидком азоте. После гомогенизации тканей для получения мелкодисперсного порошка образцы размораживали и сразу же смешивали с раствором хлорида натрия. После центрифугирования супернатант переносили в стеклянный флакон, содержащий хлорид натрия. Затем ЛОС экстрагировали с использованием твердофазного микроэкстракционного волокна (SPME) и газового хроматографа, соединенного с масс-спектрометром ионной ловушки. Летучую количественную оценку проводили на полученных ионных хроматограммах путем интеграции пиковой области с использованием определенного m/z иона для каждого ЛОС. Правильная аннотация ЛОС была подтверждена путем сравнения времени удержания и масс-спектров чистых коммерческих стандартов, работающих в тех же условиях, что и образцы. Более 60 ЛОС были идентифицированы в спелых плодах черной смородины, выращенных в контрастных европейских местах. Среди идентифицированных ЛОС ключевые ароматические соединения, такие как терпеноиды и летучие вещества C6, могут быть использованы в качестве биомаркеров качества плодов черной смородины. Кроме того, обсуждаются преимущества и недостатки метода, в том числе перспективные улучшения. Кроме того, было подчеркнуто использование средств контроля для коррекции партий и сведения к минимуму интенсивности дрейфа.

Introduction

Вкус является важной чертой качества для любого фрукта, влияя на принятие потребителями и, таким образом, значительно влияя на конкурентоспособность. Восприятие вкуса включает в себя сочетание вкусовой и обонятельной систем и химически зависит от наличия и концентрации широкого спектра соединений, которые накапливаются в съедобных частях растений или, в случае ЛОС, выделяются спелыми ^{плодами1,2}. В то время как традиционная селекция была сосредоточена на агрономических признаках, таких как урожайность и устойчивость к вредителям, улучшение качества фруктов, включая вкус, долгое время игнорировалось из-за генети....

Protocol

1. Сбор фруктов

1. Выращивайте от 4 до 6 растений на генотип и /или обработку, чтобы обеспечить достаточный плодовой материал и изменчивость.
2. Если возможно, соберите образцы в тот же день; если фруктового материала недостаточно, объедините образцы, собранные в разные даты.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется, чтобы время сбора урожая (утро, полдень, вторая половина дня) оставалось примерно идентичным, поскольку на профили ЛОС влияет дневной/циркадный ^{ритм28,29,30,31}.
3. Оцените стадию созревания плодов путем визуального

Results

Для точного аромафенотипирования необходимо высокопроизводительное профилирование ЛОС в большом наборе плодовых культур, выращенных в различных условиях или местах или принадлежащих к различным генотипам. Здесь представлена быстрая и полуавтоматизированная платформа HS-SPME/GC-MS для относительной количественной оценки ЛОС в сортах черной смородины. Обнаружение и идентификация ЛОС были основаны на библиотеке, которая была разработана для профилирования видов ягодных фруктов (таблица 1). Типичный спелый л.......

Discussion

Селекции фруктового аромата уже давно препятствуют сложная генетика и биохимия, лежащие в основе синтеза летучих соединений, и отсутствие технологий для правильного фенотипирования. Однако последние достижения в области метаболомных платформ в сочетании с геномными инструментами, наконец, позволяют идентифицировать метаболиты, ответственные за потребительские предпочтения, и разводить культуры с улучшенным ^{вкусом3}. В то время как наибольший прогресс был достигнут в модельных фруктах,

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Флаконы с завинчивающейся крышкой 10 мл Thermo	Scientific	10-HSV
18 мм Винтовая крышка Силикон/ПТФЭ	Thermo Scientific	18-MSC
5 мл Пробирка с завинчивающейся крышкой из полиэтилена высокой плотности	VWR	216-0153
Центрифуга	Thermo Scientific	75002415
Метанол для ВЭЖХ	Merck	34860-1L-R
N-пентадекан (D32, 98%)	Кембриджские изотопные лаборатории	DLM-1283-1
Хлорид натрия		Merck S9888
SPME волокно PDMS/DVB	Merck	57345-U
Нержавеющие шлифовальные банки для тканейLyser	Qiagen	69985
TissueLyser II	Qiagen	85300	Может быть заменен ступкой и пестиком или криогенной мельницей
Trace GC газовый хроматограф-ITQ900 ионная ловушка масс-спектрометр	Thermo Scientific
Triplus RSH автосамплер с автоматизированным устройством SPME	Thermo Scientific	1R77010-0450
Вода для ВЭЖХ	Merck	270733-1L
Xcalibur 4.2 SP1	Thermo Scientific		программное обеспечение