Fruit Vluchtige analyse met behulp van een elektronische neus

Het algemene doel van deze procedure is het uitvoeren van een snelle analyse van vluchtige verbindingen in vruchten. Dit wordt bereikt door eerst het vruchtweefsel te snijden en te homogeniseren. De dampfase boven de vloeibare monsteroplossing wordt vervolgens geanalyseerd met de elektronische neus.

Na de analyse met de elektronische neus worden de gegevens geëxporteerd en getransformeerd. De laatste stap van de procedure is het identificeren van covas-indexvensters en het consolideren van de pieken onder één enkel covas-indexlabel met behulp van de grafische interface. Uiteindelijk laten de resultaten zien dat verschillen in de overvloed van fruitfolliculi, gemeten met een elektronische neus, kunnen worden gerelateerd aan experimentele behandelingen zoals fruitvariëteit, rijpheid en opslag.

Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals traditionele gaschromatografie, is dat het een snellere analyse van vluchtige verbindingen in fruit mogelijk maakt. Bij het uitvoeren van deze analyse kunnen kleine variaties in de retentietijden van de analyten optreden. Zonder zorgvuldige overweging van het proces van piekuitlijning kan dit leiden tot een verkeerde interpretatie van de gegevens.

Spoel de vruchten na het oogsten in het gewenste rijpheidsstadium af met kraanwater. Selecteer de vruchten voor analyse om vuil en stof te verwijderen. Snijd de vruchten, op basis van grootte en homogeniteit en de afwezigheid van externe en interne defecten, in longitudinale partjes om te gebruiken voor vluchtige monstername.

Verwijder indien van toepassing huidzaden, weefsel uit de zaadholte of de pit van de vrucht. De selectie van het weefsel moet gedurende het gehele experiment consistent zijn, en variabiliteit binnen een enkele vrucht moet in overweging worden genomen. Monsters moeten bijvoorbeeld in gelijke mate worden genomen van de equatoriale bloemzijde en de stengelzijde.

Combine het geselecteerde fruitweefsel, meng dit om te randomiseren en weeg vervolgens 200 gram af in een commerciële blender. Voeg 200 milliliters verzadigde calciumchloride-oplossing toe. Het calciumchloride is bedoeld om als remmer van de enzymatische activiteit te dienen, die kan optreden na het snijden en homogeniseren van het vruchtvlees.

Voeg vervolgens 50 µL van een 100 mM oplossing van 2-methylbutylisobutaat in methanol toe. Deze oplossing wordt toegevoegd als interne standaard om eventuele verliezen van vluchtige verbindingen tijdens het homogenisatieproces te monitoren. Homogeniseer daarna het mengsel in een laboratoriumblender gedurende 30 seconden bij 18.000 RPM.

Giet het mengsel vervolgens onmiddellijk in een glazen fles en sluit deze af met een Teflon-deksel. Bewaar het homogenisaat in de fles totdat alle monsters zijn voorbereid. Pipetteer aliquots van 5 ml sap zonder schuim in glazen amberkleurige flesjes van 20 ml, waarbij ten minste drie flesjes per monster worden voorbereid.

Om als technische replica's te dienen. Sluit de vials af met stalen schroefdoppen voorzien van Teflon-siliconensepta. Op dit punt kunnen de monsters onmiddellijk worden geanalyseerd of worden snelbevroren in vloeibare stikstof en bewaard bij een ultralage temperatuur voor latere analyse.

Laad de juiste analysemethode in de Xenos. Voer de parameters in zoals beschreven in het schriftelijke protocol. Verbind een roestvrijstalen naald met een non-coring tip met de inlaat van de Xenos.

Spoel het systeem meerdere keren door met omgevingslucht totdat de basislijn stabiel is en er geen pieken groter dan 200 counts worden gedetecteerd. Bereid de afstemming van het instrument voor door een naald in het septum van een vial met een oplossing van rechtketenige acas te steken om de druk te ontlasten. Steek vervolgens de naald die verbonden is met de inlaat van het instrument door het septum.

Voer de afstemming uit door een headspace-bemonstering te starten. Het afstemmingsresultaat wordt door de software van het instrument gebruikt om de retentietijd van de genoemde pieken om te rekenen van tijdseenheden naar covas-index of KI-eenheden. Bijgevolg worden de retentietijden na afstemming van het systeem gerapporteerd in KI-eenheden.

Begin de analyse van het monster nadat het monster 30 minuten heeft geëquilibreerd, door naalden in het septum van het monsterbuisje te steken. Doe dit op dezelfde wijze als bij de oplossing van lineaire acas. Start de headspace-bemonstering handmatig door op de afspeelknop te klikken, waardoor de pomp wordt geactiveerd en de dampen boven het monster worden afgezogen.

Aan het einde van de analyse verschijnt er een chromatogram op het scherm en wordt de sensor automatisch 10 seconden lang verhit tot 150 °C om deze te reinigen. Wanneer het vak voor de systeemstatus opnieuw groen wordt, is het instrument klaar om een volgend monster te analyseren. Voer ter waarborging van een stabiele basislijn en een correcte reiniging van het systeem ten minste één luchtblank uit tussen elk monster.

Analyse minstens drie technische replica's per monster alsook blanco's. Exporteer de gegevens na acquisitie naar een Microsoft Excel-bestand met behulp van de functie voor het loggen van opgeslagen gegevens in de Mense-software. Voeg na het exporteren van de gegevens kolommen toe met labels voor variabelen en replica's.

Het dataformaat dat uit de instrumentsoftware wordt geëxporteerd, kan voor een eenvoudigere manipulatie worden getransformeerd met behulp van het Python 0.6-script dat door dit lab is gegenereerd. De naam van het bronbestand en de bladnaam voor de inputgegevens, evenals de gewenste bestandsnaam voor de output, worden rechtstreeks in het script bewerkt. Dit script vergemakkelijkt de datamanipulatie en -analyse door de identificatie van unieke kis over alle monsters heen.

De gegevens worden herschikt met monsterinformatie in de rijen en unieke KIS in de kolommen, waarbij elke cel de overeenkomstige piekoppervlakte vertegenwoordigt. Als er voor een KI-waarde in een monster geen piek wordt gedetecteerd, blijft de betreffende cel leeg. Vervolgens worden, met behulp van een tweede script dat door deze laboratoriumimport is gegenereerd, de gegevens uit het bestand dat in de vorige stap is bewerkt.

De analyse is gebaseerd op het bekijken en analyseren van het aantal keren dat elke KI-waarde is gedetecteerd. Daarom toont het programma een staafdiagram van de KI-hits. Evalueer voor elke KI-waarde de K-hits van specifieke subsets van monsters, waarbij elke groep technische replica's samen wordt geanalyseerd.

Doe dit door elke behandeling of variabele afzonderlijk te analyseren door de overeenkomstige vakjes aan of uit te vinken. Nadat de breedte van elk KI-venster via de grafische interface is bepaald, selecteert u willekeurig enkele van de bijbehorende chromatogrammen. Evalueer in de mense-software overlappende pieken tussen de technische replica's.

Zodra het KI-venster is geïndividualiseerd, wordt de merge-functie in de grafische interface gebruikt om de KIS die binnen het venster vallen, samen te voegen met de meest bevolkte ki. Klik eerst op de merge-knop om de functie te activeren en selecteer de meest bevolkte ki in het centrum van het venster door met de linkermuisknop op de overeenkomstige balk te klikken. Zodra de balk is geselecteerd, verandert deze van kleur en wordt deze groen. Klik vervolgens met de rechtermuisknop op de overeenkomstige balken om de KIS die binnen het venster vallen, samen te voegen met de geselecteerde ki.

Hierdoor worden de balken rood, terwijl een blauwe balk van de overeenkomstige lengte bovenop de centrale ki wordt toegevoegd. Zodra alle geselecteerde kis zijn samengevoegd in de juiste centrale ki, klikt u opnieuw op de knop voor samenvoegen om de wijzigingen te accepteren. Dit zorgt ervoor dat de knop voor samenvoegen geel wordt in geval van fouten.

De knop voor het onsamendoen (unmerge) is ook beschikbaar om cellen weer te scheiden. Klik op de knop voor het onsamendoen in de grafische interface. Klik vervolgens met de rechtermuisknop op de rode balk die ongedaan moet worden gemaakt.

De balk verandert van rood naar blauw. Klik opnieuw op de knop voor het ongedaan maken van de samenvoeging om de wijzigingen te accepteren. Indien men probeert om onjuist twee pieken in één enkel monster samen te voegen tot één enkele KI-waarde, wordt er een foutmelding weergegeven.

Zodra alle samenvoegingsoperaties zijn opgeslagen en het bestand is bewaard voordat men overgaat tot de statistische analyse, worden de chromatogrammen van de lucht- en vial-blanks geanalyseerd om eventuele contaminaties te bewaken. Zodra de ki van de pieken en de blanks zijn geïdentificeerd, wordt de oppervlakte van de piek gedetecteerd in de lucht- en/of vial-blank afgetrokken van de oppervlakte van de aanwezige piek. In het monster was de elektronische neus in staat om verschillen in vluchtige profielen te detecteren tussen meloenvruchten die in verschillende rijpingsstadia zijn geoogst.

Hier worden voorbeelden getoond van chromatogrammen van vroeg rijpe vruchten en volledig rijpe vruchten, waaruit de verschillen in piekoppervlakte blijken. Voor talrijke pieken werden 20 K-vensters geïdentificeerd over alle monsters. Een variantanalyse toonde aan dat van deze verschillende kis de abundantie van 14 pieken die door de elektronische neus werden gedetecteerd, significant varieerde tussen de twee rijpheidsstadia. Hier is de piekabundantie van de vroeg rijpe vruchten voor elk van deze kis in het groen uitgezet, en die van de volledig rijpe vruchten in het oranje.

Na voltooiing van deze procedure kunnen andere methoden, zoals gaschromatografie gekoppeld aan massaspectrometrie, worden uitgevoerd om de componenten te identificeren die overeenkomen met de individuele pieken op de elektronische neus na de ontwikkeling ervan. Deze techniek biedt een snel analyse-instrument en stelt onderzoekers in het veld van de plantpathologie, plantenfysiologie, post-harvest biologie en levenswetenschappen in staat om veranderingen in de vluchtige samenstelling van fruit te onderzoeken als functie van rijpheid, variëteit of bewaring. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u vluchtige verbindingen snel kunt analyseren met een elektronische neus en hoe u piekuitlijning kunt uitvoeren met onze grafische interface.