تنميط المركبات المتطايرة في فاكهة الكشمش الأسود باستخدام الاستخراج المجهري للمرحلة الصلبة في مساحة الرأس إلى جانب كروماتوغرافيا الغاز - قياس الطيف الكتلي
يونيو 9, 2021
يتم وصف منصة استخراج الغاز والكروماتوغرافيا ذات الطور الصلب في مساحة الرأس هنا لتحديد وقياس كمية متطايرة سريعة وموثوقة وشبه آلية في ثمار الكشمش الأسود الناضجة. يمكن استخدام هذه التقنية لزيادة المعرفة حول رائحة الفاكهة واختيار الأصناف ذات النكهة المحسنة لغرض التربية.
تحسين رائحة الفاكهة هو أحد الأهداف الرئيسية في برامج التربية. لهذا ، نحتاج إلى تقنية موثوقة تسمح لنا بقياس المكونات المتطايرة في الفواكه. هذه التقنية سريعة وشبه آلية ، مما يسمح بقياس ما يصل إلى 22 عينة في اليوم.
بالإضافة إلى ذلك ، فهي رخيصة نسبيا وتتطلب الحد الأدنى من معالجة العينات. يمكن تطبيق هذه الطريقة بسهولة على جميع أنواع الفاكهة ، مثل محاصيل التوت المهمة اقتصاديا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن زيادة حجم مكتبة المركب المكتشف بسهولة.
للبدء ، أضف ملليلتر واحد من محلول كلوريد الصوديوم إلى أنبوب خمسة ملليلتر يحتوي على عينة الويد المجمدة. هز الأنبوب حتى تذوب العينة تماما وتتجانسها. ثم جهاز الطرد المركزي في 5،000 مرة غرام لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة.
اقطع نهاية طرف الماصة 1000 ميكرولتر واستخدمه لنقله إلى supernatant إلى ملف مساحة الرأس المكون من كلوريد الصوديوم. أضف خمسة ميكرولترات من المعيار الداخلي إلى كل عينة تحتوي على ملف مساحة الرأس. ضع ملف مساحة الرأس المغلقة في جهاز أخذ العينات التلقائي GC-MS، في درجة حرارة الغرفة، لتشغيل HS-SPME/GC-MS تلقائي، مع التأكد من عدم وضع النسخ المتماثلة البيولوجية في مواضع متتالية في جهاز أخذ العينات التلقائي.
قم باحتضان ملفات مساحة الرأس مسبقا لمدة 10 دقائق عند 52 درجة مئوية مع الإثارة عند 17 مرة G.أدخل جهاز SPME في القارورة لتعريض الألياف إلى مساحة الرأس وقم بإجراء استخراج المركبات العضوية المتطايرة لمدة 30 دقيقة عند 50 درجة مئوية مع الإثارة عند 17 مرة G.أدخل الألياف في منفذ الحقن لمدة دقيقة واحدة عند 250 درجة مئوية في وضع الامتزاز المتطاير. ثم قم بتنظيف الألياف في محطة تنظيف SPME بالنيتروجين لمدة خمس دقائق عند 250 درجة مئوية. تحليل المركبات العضوية المتطايرة باستخدام كروماتوغراف غازي مقترن بمطياف كتلة مصيدة الأيونات كما هو موضح في مخطوطة الكشف.
افتح ملفات ملف تعريف GC-MS الخام. لتحديد المركبات، قارن أوقات الاستبقاء وأطياف الكتلة ومؤشرات الاحتفاظ الخطية Kovats مع مؤشرات الاستبقاء التي تم الحصول عليها من المعايير الأصلية. لكل معيار تجاري ، قم بالتعليق على وقت الاحتفاظ في الكتلة الأكثر وفرة لشحن الأيونات.
ثم حدد أيون M by Z محدد لكل VOC. احسب مساحة الذروة لكل VOC بالنسبة إلى مساحة المعيار الداخلي لتقليل التباين الفعال وانجراف الكثافة. لتصحيح تأثير الدفعة، قم بتطبيع منطقة ذروة المركبات العضوية المتطايرة لكل عينة إلى منطقة الذروة المقابلة في عينة التحكم التي تم تحليلها في نفس التشغيل.
حدد ملف تعريف كروماتوجرام أيون الكلي المتطاير لفاكهة الكشمش الأسود الناضج الذي تم الحصول عليه بواسطة HS-SPME / GC-MS 63 من المركبات العضوية المتطايرة التي تنتمي إلى الإسترات والألدهيدات والكحول والكيتونات والتربينات والفيورانات استنادا إلى مكتبة تم تطويرها لتحديد أنواع فاكهة التوت. تتوافق بعض القمم الأكثر وفرة التي لوحظت مع اثنين من أحاديات التربين ، لينالول وتيربينيول ، واثنين من مركبات C6 ، 2-Hexenal و 3-Hexenal. تظهر أطياف الكتلة التي تم الحصول عليها من ملامح التيار الأسود في مقارنتها بأطياف المعايير التجارية البحتة ل 2-Hexenal و terpineol.
أظهر PCA من ملفات تعريف VOC لأربعة أصناف مختلفة من التيار الأسود ، أن البيئة تؤثر بقوة على المحتوى المتطاير ، حيث يفصل PC1 العينات بناء على موقعها. يمكن ملاحظة النمط الوراثي الفعال مع PC2 ، حيث يتم فصل Ben Tirran بوضوح عن الأصناف المتبقية. يؤكد المحتوى النسبي للينالول و 2-Hexenal في الصنف الحالي الأسود الأربعة الذي تم تقييمه أن محتوى لينالول كان أعلى بشكل عام في بولندا منه في اسكتلندا ، في حين أظهر 2-Hexenal الاتجاه المعاكس.
كانت نسبة لينالول هي الأعلى في أصناف بن تيران ، في أن 2-Hexenal كانت الأعلى في أصناف بن ترون. من المهم البدء بالمواد المجمدة ، وطحنها إلى مسحوق ناعم لضمان استخراج متطاير مناسب. بمجرد استخراجها ، يجب وضع العينة في جهاز أخذ العينات التلقائي ، في أقرب وقت ممكن.
يمكن دمج هذه الطريقة مع منصة التمثيل الغذائي الأخرى لتحديد التمثيل الغذائي المهم الآخر ، لطعم الطعام أو القيمة الغذائية ، لتربية الأصناف ذات الخصائص الحسية المعززة.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة منصة للاستخلاص الدقيق للطور الصلب من الحيز الرأسي متبوعاً بالكروماتوغرافيا الغازية، وذلك للتحديد والتقدير الكمي السريع والموثوق للمركبات المتطايرة في ثمار الكشمش الأسود الناضجة. تعزز هذه التقنية شبه المؤتمتة فهم رائحة الفاكهة وتساعد في اختيار الأصناف ذات النكهة المحسنة لأغراض التربية والتحسين الوراثي.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- تربية الفاكهة
- تحليل المركبات المتطايرة
- تحديد ملامح الرائحة
خلفية علمية
- يعد تحسين نكهة الفاكهة هدفاً رئيسياً في برامج التربية.
- هناك حاجة إلى تقنيات موثوقة لقياس المكونات المتطايرة في الفواكه.
- تطبق هذه الطريقة على أنواع مختلفة من الفاكهة، بما في ذلك محاصيل التوت ذات الأهمية الاقتصادية.
- يمكن توسيع مكتبة المركبات المكتشفة بسهولة.
الغرض من الدراسة
- تطوير طريقة سريعة وشبه آلية للتحليل التطايري.
- تعزيز المعرفة بنكهة الفاكهة العطرية.
- المساعدة في اختيار الأصناف ذات النكهة الأفضل لأغراض التربية.
الطرق المستخدمة
- الاستخلاص الدقيق بالطور الصلب للفراغ العلوي
- كروماتوغرافيا الغاز
- معالجة العينات بأقل المتطلبات
- قياس ما يصل إلى 22 عينة يومياً
النتائج الرئيسية
- إثبات فعالية التقنية في تحديد المركبات المتطايرة.
- تقديم رؤى حول ملامح النكهة لثمار الكشمش الأسود الناضجة.
- إظهار إمكانية التطبيق على أنواع مختلفة من الفواكه.
- تسليط الضوء على كفاءة الطريقة وفاعليتها من حيث التكلفة.
الاستنتاجات
- تعد المنصة التي تم تطويرها أداة قيمة لأبحاث رائحة الفاكهة.
- يمكنها تسهيل اختيار الأصناف المتفوقة في برامج التربية.
- تجعل مرونة هذه الطريقة من الممكن تطبيقها على مجموعة واسعة من الفواكه.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
يدعم التقدير الكمي الموثوق للمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) برامج تربية الفاكهة من خلال تمكين التقييم الموضوعي لملفات النكهة المرتبطة بقبول المستهلك. توفر طريقة HS-SPME/GC-MS هذه منصة شبه مؤتمتة وعالية الإنتاجية لتحديد المؤشرات الحيوية الرئيسية للنكهة، مثل التربينويدات والمتطايرات ذات الكربون الستة (C6 volatiles) في الكشمش الأسود وأنواع التوت الأخرى. ويسهل هذا النهج اختيار الأصناف بناءً على البيانات والحد من المخاطر الميكانيكية في مراحل الاكتشاف المبكرة من خلال ربط الملفات الكيميائية بالخصائص الحسية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير الصيدلاني الحيوي
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- القيمة العلمية: تتيح استقصاء التأثيرات الجينية والبيئية على مسارات الاصطناع الحيوي للمركبات العضوية المتطايرة (VOC).
- القيمة التشغيلية: تدعم اختبار الفرضيات المتعلقة بالسمات المرتبطة بالرائحة باستخدام بيانات المؤشرات الحيوية الكمية.
- القيمة التنبؤية: تربط مركبات عضوية متطايرة محددة مثل linalool و 2-Hexenal بتأثيرات التركيب الوراثي والموقع لاتخاذ قرارات تربية مدروسة.
الفحص وتطوير المقايسة
- جاهزية المقايسة: تُنتج ملفات تعريف للمركبات العضوية المتطايرة (VOC) قابلة للتكرار باستخدام تطبيع المعيار الداخلي وضوابط تصحيح الدفعات.
- القابلية للتوسع: تعالج ما يصل إلى 22 عينة يومياً بأقل تدخل يدوي، مما يسمح بفحص الأصول الوراثية المتنوعة.
- إعادة استخدام المنصة: تتيح مكتبة المركبات القابلة للتوسيع التطبيق على أنواع متعددة من الفاكهة والمسارات الأيضية.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- الاستمرارية الترجمية: تعمل المؤشرات الحيوية للمركبات العضوية المتطايرة (VOC) كجسر يربط بين مرحلة الاكتشاف والتحقق قبل السريري من خلال ربط التركيب الكيميائي بالنتائج الحسية.
- تقليل المخاطر الآلية: يقلل من الغموض في ربط النمط الجيني بالنمط الظاهري من خلال قراءات كيميائية تم التحقق من صحتها.
- التقدم المعدل حسب المخاطر: يتيح تحديد أولويات الأصناف ذات السمات العطرية المتفوقة بناءً على بيانات كمية قابلة للتكرار.
تكامل مسار العمل وسير العمل
تندرج هذه الطريقة ضمن سلسلة عمليات الاكتشاف، بدءاً من صياغة الفرضيات وصولاً إلى تحديد المركبات الرائدة، حيث توفر بيانات كمية عن المركبات العضوية المتطايرة (VOC) التي تُرشد قرارات التربية وتدعم الاستمرارية الانتقالية في برامج تحسين المحاصيل.
- بيولوجيا الاكتشاف: توضح مسارات التصنيع الحيوي والتفاعلات بين الجينات والبيئة التي تؤثر على إنتاج المركبات المتطايرة.
- الفحص المسحي: توفر مخرجات كمية ومعيارية للتقييم عالي الإنتاجية للتنوع الجيني.
- التحليلات: تستخدم تسوية مساحة القمة وتأكيد زمن الاستبقاء لتحديد المركبات بدقة وتصحيح الانزياح.
- البحث الانتقالي: تربط ملفات المركبات العضوية المتطايرة (VOC) بالجودة الحسية، مما يدعم تطوير الأصناف ذات النكهة المحسنة.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يدعم سير العمل شبه الآلي والمكتبة القابلة للتوسع الاستخدام طويل الأمد عبر برامج التربية والأنواع المختلفة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تعزز الثقة في التحقق من الأهداف من خلال ربط المؤشرات الحيوية للمركبات العضوية المتطايرة (VOC) بالعوامل الوراثية والبيئية.
- القيمة التشغيلية: تضمن قابلية التكرار من خلال التقييس الداخلي، وتصحيح الدفعات، وتقليل الانحراف.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن قرارات المتابعة أو الإيقاف في اختيار الأصناف النباتية من خلال تقليل الاعتماد على التقييم الحسي الذاتي.
- تأثير المحفظة: تتيح تحديد الأولويات لخطوط التربية بناءً على مقاييس موضوعية لجودة الرائحة مع تعديل المخاطر.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في استخلاص المركبات العضوية المتطايرة (VOC)، وتشغيل جهاز GC-MS، وتقنيات تطبيع البيانات.
- يستلزم وجود جهاز GC-MS مزود بخاصية الاستخلاص الدقيق بالطور الصلب (SPME)، ومعايير داخلية، ووحدات تقليب ذات درجة حرارة مضبوطة.
- يتطلب اتساقاً بين الفرق في التعامل مع العينات، خاصة في معالجة الأنسجة المجمدة وتحضير القوارير.
- يجب مراعاة تأثيرات المصفوفة عبر أنواع الفواكه المختلفة عند توسيع مكتبة المركبات.
- يقتصر الأمر على تطاير المركبات والألفة تجاه الألياف، مما قد يؤثر على الكشف عن فئات معينة من المركبات العضوية المتطايرة (VOC).
الأسئلة الشائعة حول الأدوية الحيوية
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:42
Sample Preparation
1:17
Headspace Solid-phase Microextraction (HS-SPME) Coupled with Gas Chromatography-mass Spectrometry (GC-MS) Data Acquisition
2:23
Analysis of GC-MS Profile Chromatograms: VOC Identification and Semi-quantification
3:20
Results: Analysis of HS-SPME/GC-MS Chromatograms, PCA, and Relative VOC Content in Blackcurrant Fruits
4:48
Conclusion
