Gıda Örneklerinde Otomatik Örnekleme Sistemi ve Özelleştirilmiş Veri Analizi ile Birleştirilen PTR-ToF-MS: Biyolojik İşlem İzleme, Tarama ve Burun Uzayı Analizi

Bu makalenin genel amacı, gıda bilimi ve teknolojisinde doğrudan uçucu organik bileşik analizi için PTR-ToF-MS'nin potansiyelini ve özellikle otomatik numune alma ve özel veri analizinin önemini göstermektir. Uçucu organik bileşik, hem lezzet ve koku algısını kontrol ettikleri hem de gıda kalitesinin izlenmesi için bir araç sağladıkları için gıda bilimi ve teknolojisinde önemli bir rol oynamaktadır. Yüksek hassasiyet ve hızlı ve doğrudan enjeksiyon, PTRMS'yi biyoproses izleme, büyük veri setlerinin taranması ve burun boşluğu analizi için uçucu organik bileşik salınımının izlenmesi için en iyi seçeneklerden biri haline getirir.

Ayrıca, PTRMS tarafından çok kısa sürede kullanılan büyük ve karmaşık veri kümelerinin uygun şekilde kullanılması için gerekli olan uygun verileri ve analiz araçlarını geliştiriyoruz. Metodolojimizin gelecekteki gösterimi, SENSOMICS, metabolomik, yol analizi ve fonemik gibi farklı istatistiksel ve bilimsel alanlardan aramalara ilham verebilir. İlk deneye başlamak için, PTFE silikon septa ile donatılmış 20 mililitrelik cam şişelere beş mililitre pastörize süt ekleyin.

Ardından numuneleri bir sıcaklık kontrol tepsisi ile donatılmış çok işlevli bir GC otomatik numune alma cihazına aktarın. Şişeleri mikrobiyal başlangıç kültürleri ile aşılamak için otomatik numune alma cihazının robotik kolunu kullanın, inkübasyon süresini istenen prosesin tipolojisine ve starter kültür üreticisi tarafından bildirilen spesifikasyonlara göre ayarlayın. Ardından, otomatik numune alma cihazını, yoğurt hazırlama sırasında laktik asit fermantasyonunun çevrimiçi bir uçucu organik bileşik izlemesi elde etmek için birbiri ardına numuneyi analiz edecek şekilde ayarlayın.

İkinci deney, her çeşit için gözle görülür bir hasar olmaksızın istenen olgunlaşma aşamasında en az beş elma seçer. Elmaları istenen süre boyunca dört santigrat derecede saklayın. Bunu takiben, korteks dokusunun bir kısmını içeren ve tohumlu çekirdek kısımdan kaçınan bir et bıçağı örnekleyici ile her elmadan beş silindirik disk toplayın.

Numuneleri ve sıvı nitrojeni dondurduktan sonra homojenize edin. Her çeşitten 2,5 gram elma örneğinin üç kopyasını 20 mililitrelik cam şişelere yerleştirin. Her numuneyi, bir gram sodyum klorür, 12.5 miligram askorbik asit ve 12.5 miligram sitrik asidin 2.5 mililitre deiyonize su içinde çözülmesiyle elde edilen bir antioksidan çözelti ile karıştırın.

Numuneleri 40 santigrat derecede inkübe edin. Ardından, uçucu organik bileşikleri otomatik olarak analiz etmek için otomatik örnekleyiciyi ayarlayın. Son deney için, 450 mililitre su ve 30 gram kahve tozu kullanarak altı fincanlık ocak üstü kahve makinesi ile öğütülmüş kahve örneklerinden demlenmiş kahve hazırlayın.

Demlenmiş kahveyi bir şişeye aktarın ve şişeyi 60 santigrat derece termostatik su banyosuna yerleştirin. Su tozu oranını, kullanılan maden suyu türünü, kahve makinesi tipini ve kahve içeceğini elde etmek için benimsenen prosedürü bildirin. Her kahve demlemesi için 7,5 mililitrelik alikotları plastik kapaklı 40 mililitrelik polistiren bir bardağa aktarın.

Her panelistin protokole göre içeceği tatmasını sağlayın. PTR-ToF-MS, her panelistin burnunda tek kullanımlık ergonomik silikon kauçuk burun parçası aracılığıyla Burun boşluğu konsantrasyonunu sürekli olarak örnekler. Bu burun parçası, oda sıcaklığında panelist ile temas halinde olan ve kalan tüp 110 santigrat derecede ısıtılan bir PIC tüpü ve numune alma arayüzünü cihaza bağlayan bir giriş hortumu ile PTR-ToF-MS'ye bağlanır.

Numunelerin kafa boşluğu ölçümlerini gerçekleştirmek için, PTRMS girişinin ucunu numune kafası boşluğuna sokarak PTRMS sürüklenme tüpü kafa boşluğuna doğrudan hava enjekte edin. Ölçümlerden önce ve ölçümler sırasında, 140 Townsend'lik bir E/N oranına yol açmak için sürüklenme tüpünde aşağıdaki iyonizasyon koşullarını ayarlayın ve sürekli olarak doğrulayın. Otomatik örnekleyici kullanılıyorsa, minimum giriş akışını 40 standart santimetre küp olarak ayarlayın.

ToF alımının kanal başına örnekleme süresini bir ana şarj oranı aralığına ayarlayın. İyon dedektörünün ölü zamanından kaynaklanan sayım kayıplarını düzeltmek ve dahili kalibrasyon, bileşik açıklama gürültüsü azaltma ve tepe ekstraksiyonu gerçekleştirmek için kendi geliştirdiği yazılımı kullanın. Temel bileşik analiz, varyans analizi, Tukey'in post-hoc testi ve diğer istatistiksel analizleri gerçekleştirerek, Matlab kullanılarak geliştirilen mevcut paketleri uyarlayarak verileri çıkarın.

Üç deney, metodolojimizin uygulanmasına ilişkin örnekler sunar: biyoproses izleme, numune setlerinin taranması ve in vivo burun boşluğu analizi. Numunelerin çevrimiçi uçucu organik bileşik profili, her saniye tam bir kütle spektrumu verir ve yoğurt fermantasyonu sırasında elde edilen ortalama spektrumlarda 300'den fazla kütle zirvesi tanımlanabilir. Dört farklı starter kültür kullanılarak yoğurt fermantasyonu sırasında seçilen dokuz kütle tepe noktasının fermantasyon kinetiği burada gösterilmektedir.

Bu uçucuların çoğu, bir başlangıç gecikme fazı, ardından bir büyüme fazı ve bir log sonrası faz ile klasik mikrobiyal benzeri kinetik sergiledi. İlginç bir şekilde, çevrimiçi analiz, çok düşük bir konsantrasyonda bile duyusal bir etkiye sahip olabilen dört kükürt içeren bileşik için belirli tükenme kinetiğini vurguladı. 198 seans ile temsil edilen büyük bir elma koleksiyonu ile ilişkili uçucu organik bileşiklere dayanan dendrogram, esas olarak esterler ve alkoller tarafından belirlenen altı ana kümenin varlığını vurgulamaktadır.

Radyal grafikler aracılığıyla temsil edilen beş kahve test cihazı için kümülatif profiller burada gösterilmektedir. Sonuçlar, panelist P bir ve P iki için belirgin olduğu gibi, panelistler arasında tekrarlanabilir ve ilgili farklılıkların varlığını göstermektedir. Numunelerin farkı, en çok denenen metodoloji, uçucu organik bileşik salınımı hakkında güvenilir veriler sağlayabilir ve bu da yöntemlerimizle karşılaştırıldığında daha kısa sürede elde edilebilir.

Çok sayıda numuneyi ölçme imkanı, yaklaşımımızın temel özelliğidir. Çünkü biyolojik numunelerin canlılığının kontrol edilmesine ve izlenmesine izin verir. Bu gelişmeden sonra, bu metodoloji, uçucu organik bileşiklerin izlenmesi ile ilgili farklı alanlardaki araştırmacılara, salınımları ile genetik ve popülasyonların taranması arasındaki bağlantıyı araştırmak için iyi para ödedi.

Bu videoyu izledikten sonra, meyvelerin oynaklığını analiz etmek için gıda ve teknoloji analizinde PTR-ToF-MS'nin potansiyelini nasıl keşfedeceğiniz konusunda iyi bir fikre sahip olmalısınız. Deneyiniz sırasında numunelerin ve ölçüm hattının havaya maruz kaldığını lütfen unutmayın. Bu nedenle, bazı uçucu organik bileşik kaynaklarını eklemekten kaçının.

PTRMS'nin bir diğer avantajı, çözücülerin veya tehlikeli boyaların kullanımını içermemesi ve yeşil bir kimya tekniği olmasıdır. Ancak, numunelerinizin son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın.