תפוקה גבוהה, פרוטוקול Microscale על ניתוח של עיבוד פרמטרים ועל איכויות תזונתיות ב תירס (זיה מייז ל')
16 ביוני 2018
כאן, אנו מציגים פרוטוקול microscale עבור עיבוד התבואה דגימות, שילוב גישה microscale זו צינור אנליטי תפוקה גבוהה. זה הוא עיבוד תפוקה גבוהה יותר של הפרוטוקולים הזמינים כרגע.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח, לגבי האופן שבו אנו יכולים לבחור טוב יותר זני תירס המייצרים יותר מוצרי מזון תזונתיים, וגם, כיצד תרכובות תזונה שונות מגיבות לפרמטרים הנוכחיים של עיבוד מזון. היתרון העיקרי של טכניקה זו, הוא שהיא מאפשרת לנו לנתח מספר דגימות במעבדה בו זמנית. וזה מאפשר לנו לדגום את שלבי ההתחלה, הביניים והסופיים הכלולים בייצור קורנפלקס.
הדגמה חזותית של השיטה היא קריטית, מכיוון שרבים מהשלבים המגדילים את תפוקת הפרוטוקול אינם אינטואיטיביים, וגורמים לזיהום צולב של דגימות, אם לא ננקטים זהירות. כדי להתחיל, הניחו סיר לחץ בנפח 15 ליטר על פלטה חשמלית. מוסיפים לסיר הלחץ ליטר מי ברז, ומחממים את המים ל -100 מעלות צלזיוס.
בזמן שהמים מתחממים, מוסיפים תמיסת מלח סוכר ו -100 גרם גריסים מתקלפים, לארבע צנצנות שימורים של ליטר אחד. לאחר מכן, השתמש במוט ערבוב זכוכית כדי לערבב את התמיסה, עם הגריסים המתקלפים. כאשר המים בסיר הלחץ מתחילים לרתוח, הוסיפו ליטר אחד של מי ברז כדי להפחית את טמפרטורת המים.
לאחר מכן הכניסו את צנצנות השימורים המכילות את הדגימה לגריסים מתקלפים לסיר הלחץ. לאחר שהמים מגיעים לרתיחה מתגלגלת, החזר את מכסה סיר הלחץ. מבשלים את הגריסים המתקלפים ב-15PSI למשך שעה.
ה, אפשר לסיר הלחץ להתקרר, ולהוריד את הלחץ לחלוטין. בזהירות, השתמש בכפפות עמידות בחום, כדי להסיר את המכסה מסיר הלחץ. לאחר מכן, השתמש במלקחיים מיוחדים כדי להסיר את הגריסים המתקלפים מסיר הלחץ.
השתמש במרית כדי להסיר כל חומר שאינו אנדוספרם, מהגריסים המתקלפים. מכניסים 30 גרם מהגריסים המבושלים לסירת משקל, ומייבשים בתנור בחום של 65 מעלות צלזיוס למשך 12 שעות. השתמש בטחנת קפה כדי לטחון את דגימת הגריסים המבושלים לאבקה דקה.
ראשית, אופים את דגימות החצץ, על תבנית מרופדת בנייר כסף בתנור הסעה, בחום של 107.2 מעלות צלזיוס למשך 50 דקות. ערבבו את הדוגמיות לאחר 25 דקות כדי להבטיח אפייה אחידה. לאחר תקופת האפייה של 50 דקות, הסר את תבנית האפייה, ואפשר לדגימות להתקרר בטמפרטורת החדר למשך 30 דקות.
לאחר מכן, מוציאים 30 גרם מהגריסים האפויים מתבנית האפייה, מניחים את הדגימה בסירת שקילה ומייבשים בתנור בחום של 65 מעלות צלזיוס למשך 12 שעות. לאחר הייבוש, השתמש בטחנת קפה, כדי לטחון את הדגימה לאבקה דקה, ולאחסן לניתוח לאחר מכן. ראשית, מוציאים את הגריסים האפויים הנותרים מתבנית האפייה ומניחים אותם בנייר אפייה באורך מטר אחד המקופל לשקית.
לאחר מכן האכילו בזהירות את הגריסים האפויים בשקית דרך מכבש טורטיה. לאחר גלגול הגריסים האפויים דרך העיתונות, השתמשו בחותך פיצה כדי לחתוך את הגריסים האפויים המגולגלים לשניים וחצי על שניים וחצי סנטימטרים. פתח את שקית נייר האפייה ואפשר לדגימות הפתיתים המגולגלות להתייבש בטמפרטורת החדר למשך 12 שעות.
לאחר מכן, הכניסו את הדגימות הפתיתיות לתנור הסעה שחומם מראש, בחום של 204.4 מעלות צלזיוס למשך 60 עד 90 שניות. כדי להבטיח קלייה אחידה, מורחים את הדגימות באופן שווה. הניחו לדגימות להתקרר בטמפרטורת החדר, למשך חמש דקות כדי להניב את המוצר הסופי של פתיתי התירס הקלוי.
לבסוף, השתמש בטחנת קפה כדי לטחון את דגימת הקורנפלקס הקלוי לאבקה דקה. ניתן להשתמש בפרוטוקול זה בשילוב עם ניתוחים תזונתיים רבים ושונים. באמצעות פרוטוקול זה נותחה תכולת החומצה הפרולית והחומצה p-Coumaric של קורנפלקס לאורך כל שלבי העיבוד.
ללא קשר לזן ההיברידי הספציפי, רוב החומצה הפרולית הקשורה הבלתי מסיסה הוסרה במהלך טחינה ובישול יבשים. באופן דומה, חומצה p-Coumaric הוסרה גם במהלך טחינה יבשה ובישול. בנוסף, הדירוג הראשוני של הזנים מבחינת תכולת החומצה הפרולית הקשורה הבלתי מסיסה, ותכולת החומצה p-Coumaric לא העיד על דירוגם בשלב העיבוד הסופי.
לאחר השליטה, ניתן לנתח 16 דגימות מדי יום בטכניקה זו, אם מבוצעים כראוי. זאת בהשוואה לפרוטוקולים הישנים שבהם השתמשנו, שאפשרו לנתח רק שלוש עד ארבע דגימות מדי יום. לאחר פיתוחה, טכניקה זו אפשרה לנו לחקור לא רק מה קורה לתכולה הכוללת של תרכובות תזונה מסוימות במהלך העיבוד, אלא גם האם התרכובות קיימות בצורות שונות עם זמינות ביולוגית שונה.
אל תשכח שכאשר עובדים עם סיר לחץ, זה יכול להיות מסוכן ביותר, ויש להקפיד תמיד על אמצעי זהירות, כגון מעקב והבנה של כל החומרים הכתובים המסופקים עם הציוד ופרוטוקולי הבטיחות, בעת ביצוע הליך זה.
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול בקנה מידה מיקרוסקופי לסימולציה של קו העיבוד של קורנפלקס מגרגרי תירס מרוסקים, המאפשר עיבוד ואנליזה סימולטנית של מספר דגימות דגנים. השיטה תוכננה כדי להקל על ביצוע אנליזה תזונתית בעלת תפוקה גבוהה בשלבים שונים של העיבוד, ובכך לתמוך בתוכניות טיפוח של תירס המתמקדות בשיפור האיכות התזונתית של מוצרי תירס מעובדים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדע המזון
- הרבעת צמחים
- ניתוח תזונתי
רקע
- התירס הוא גידול דגנים בעל חשיבות עולמית, אך הוא דורש עיבוד לפני צריכה אנושית.
- הרכב הגרעין ומאפייני העיבוד משתנים בין זני תירס שונים, דבר המשפיע על איכות המוצר הסופי.
- אופטימיזציה של פרמטרי העיבוד עבור גרמפלזם ספציפי היא חיונית לייצור מוצרי מזון בריאים יותר.
- הבנת האופן שבו העיבוד משפיע על התוכן התזונתי היא קריטית למחקר בתחומי הטיפוח ומדעי המזון.
מטרת המחקר
- פיתוח פרוטוקול בקנה מידה מיקרוסקופי המדמה עיבוד תעשייתי של קורנפלקס במעבדה.
- מתן אפשרות לניתוח בספיקות גבוהה של תרכובות תזונתיות בשלבי עיבוד מרובים.
- תמיכה בתוכניות לשיבוב תירס בבחירת זנים בעלי שימור תזונתי משופר לאחר העיבוד.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הכנת גרגירי תירס לריסוס באמצעות תמיסת סוכר-מלח בצנצנות שימורים.
- בישול בלחץ של הדגימות ב-15 PSI למשך שעה אחת.
- ייבוש, טחינה, אפייה, גלילה, חיתוך וקלייה ברצף כדי לדמות ייצור של קורנפלקס.
- דגימה בחמישה שלבי עיבוד לצורך אנליזה תזונתית, ובמיוחד מדידת תכולת חומצה פרולית וחומצה p-coumaric הקשורות למרכיבים בלתי מסיסים.
תוצאות עיקריות
- הפרוטוקול מאפשר עיבוד וניתוח סימולטניים של עד 16 דגימות ליום, שיפור משמעותי לעומת שיטות קודמות.
- רוב חומצה פרולית וחומצה p-קוהמרית הקשורות לחלקים הבלתי מסיסים הולכות לאיבוד במהלך שלבי הטחינה היבשה והבישול.
- הדירוג הראשוני של זני התירס לפי התוכן התזונתי אינו מנבא את דירוגם לאחר העיבוד.
- השיטה מאפשרת מעקב מפורט אחר שינויים וצורות של תרכובות תזונתיות לאורך כל תהליך העיבוד.
מסקנות
- פרוטוקול מיקרו-קנה מידה זה יעיל לניתוח תזונתי בעוצמה גבוהה במהלך עיבוד תירס.
- הוא מתאים לשילוב בתוכניות לגידול תירס וניתן להתאימו לדגנים אחרים.
- במהלך העיבוד מתרחשים אובדנים תזונתיים משמעותיים, דבר המדגיש את הצורך בגידול ממוקד ובאופטימיזציה של התהליך.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
ניתוח במיקרו-קנה מידה בעוצמה גבוהה של פרמטרי עיבוד תירס מאפשר הערכה מהירה של שימור ערכים תזונתיים בקרב גרמפלזמה מגוונת, ובכך מספק תמיכה ישירה לתהליכי טיפוח וחדשנות בתחום המזון. פרוטוקול זה מספק תובנות מעשיות לגבי האופן שבו העיבוד משפיע על תרכובים תזוניים מרכזיים, ובכך מנחה הן את פיתוח המוצר והן את בחירת הגרמפלזמה. שילוב של זרימות עבודה אנליטיות אלו מגביר את הביטחון החזוי בממשק שבין שיפור היבולים לאיכות מזונות מעובדים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה שיטתית של האופן שבו הבדלים גנטיים והרכביים משפיעים על תוצאות תזונתיות לאחר עיבוד.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הבהרת גורלם של תרכובים תזונתיים ספציפיים במהלך שלבי עיבוד רלוונטיים לתעשייה.
- מסייע בביטחון ניבוי בבחירת קווי תירס בעלי שימור תזונתי מעולה לצורך פיתוח בהמשך התהליך.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מכין סדרות דגימות מתוקשפות וניתנות לשחזור עבור אנליזה תזונתית כמותית לאורך שלבי עיבוד מרובים.
- מסטנדרט את הטיפול בדגימות ואת תפוקת העבודה, מה שמאפשר השוואה איתנה של השפעות העיבוד על מדדים תזונתיים.
- מאפשר סריקה רחבה בעלת תפוקה גבוהה של גומי פלזמה לבדיקת איכות תזונתית תחת תנאים תעשייתיים מדומים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את הניתוח התזונתי לעיבוד בעולם האמיתי, ובכך תומכת ברציפות תרגומית משלב הטיפוח ועד לניסוח המוצר.
- מספקת נתונים המנחים קידום מותאם סיכונים של קווי תירס בעלי פרופילים תזונתיים משופרים של מזון מעובד.
- מעניקה תובנה מכניסטית לגבי אובדן והמרה של תרכובות, ובכך תומכת בהפחתת סיכונים חזויה בחדשנות בתחום המזון.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת נתונים
פרוטוקול זה מגשר בין שלבי הגילוי המוקדמים, הסריקה והמחקר התרגומי, על ידי כך שהוא מאפשר ניתוח תזונתי בשלבי עיבוד מרובים, החל מהדגן הגולמי ועד למוצר הסופי.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערות בנוגע להשפעת העיבוד על שימור תרכובות תזונתיות.
- סריקה: מספק תוצאים כמותיים הניתנים לשחזור לצורך השוואת חומרי זרע (germplasm) ופרמטרי עיבוד.
- אנליטיקה: מספק מדידות של סממנים תזונתיים בשלבים ספציפיים, מה שמאפשר בחירה מבוססת נתונים.
- מחקר תרגומי: מבטיח רציפות בין יעדי ההכלאה לבין תוצאות איכות המזון המעובד.
- שימוש חוזר ארגוני: פרוטוקול הניתן להתאמה לדגני תבואה אחרים וליעדים תזונתיים שונים, התומך בתועלת רחבה של מו"פ.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בתוצאות תזונתיות ומפחית עמימות בנוגע לגורל התרכובות במהלך העיבוד.
- ערך תפעולי: משפר את התפוקה, הסטנדרטיזציה והשחזוריות בזרימות העבודה של ניתוחים תזונתיים.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס להחלטות של המשך או עצירה (go/no-go) עבור קידום חומר זרע ומיטוב תהליכים.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכונים של קווי גידול ופרמטרי עיבוד עבור מוצרי מזון בריאים יותר.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בהכנת דגימות, ניתוח תזונתי וטיפול בטוח בציוד עיבוד.
- נדרשת תשתית מעבדה לעיבוד דגימות בסביבה בעלת תפוקה גבוהה ומדידה כמותית של תרכובות.
- נדרשת סטנדרטיזציה קפדנית בין הצוותים להבטחת הדירות וצמצום זיהומים צולבים.
- ניתן להתאים את הפרוטוקול למערכות דגנים אחרות באמצעות שינויים בהתאם לצרכים ספציפיים של העיבוד והניתוח.
- פרוטוקולי בטיחות לבישול בלחץ ולטיפול בדגימות חיוניים לצמצום סיכונים תפעוליים.
