16 juni 2018
Hier presenteren we een microscale-protocol voor het verwerken van graan monsters en voor de integratie van deze microscale aanpak in een high-throughput analytische pijpleiding. Dit is een hogere doorvoersnelheid aanpassing van momenteel beschikbare protocollen.
Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen, zoals hoe we beter kunnen selecteren voor maïsvariëteiten die meer voedzame voedselproducten produceren, en ook hoe verschillende voedingsstoffen reageren op huidige voedselverwerkingsparameters. Het grootste voordeel van deze techniek is dat het ons toestaat om meerdere monsters tegelijkertijd in het laboratorium te analyseren. En het stelt ons in staat om de begin-, tussen- en eindfasen in de productie van cornflakes te bemonsteren.
Visuele demonstratie van de methode is cruciaal, omdat veel van de stappen die de doorvoer van het protocol verhogen niet intuïtief zijn, en resulteren in kruisbesmetting van monsters als er niet voorzichtig wordt gehandeld. Om te beginnen, plaats een 15 liter stoompan op een elektrische kookplaat. Voeg een liter kraanwater toe aan de stoompan en verwarm het water tot 100 graden Celsius.
Terwijl het water opwarmt, voeg een suiker-zoutoplossing en 100 gram flaking grits toe aan vier potten van een kwart liter. Gebruik vervolgens een glazen roerstaaf om de oplossing te mengen met de flaking grits. Wanneer het water in de stoompan begint te koken, voeg nog een liter kraanwater toe om de watertemperatuur te verlagen.
Plaats vervolgens de potten met de monster flaking grits in de stoompan. Nadat het water een rollende kook heeft bereikt, vervang het deksel van de stoompan. Kook de monster flaking grits gedurende een uur op 15PSI.
Laat vervolgens de stoompan afkoelen en volledig ontluchten. Gebruik voorzichtig hittebestendige handschoenen om het deksel van de stoompan te verwijderen. Gebruik vervolgens gespecialiseerde pincetten om de monster flaking grits uit de stoompan te verwijderen.
Gebruik een spatel om alle niet-endosperm materiaal uit de flaking grits te verwijderen. Doe 30 gram van de gekookte grits in een weegschaal en droog in een oven op 65 graden Celsius gedurende 12 uur. Gebruik vervolgens een koffiemolen om het gekookte grits monster tot een fijn poeder te malen.
Baak eerst de grits monsters op een met folie beklede bakplaat in een convectieoven op 107,2 graden Celsius gedurende 50 minuten. Roer de monsters na 25 minuten om een gelijkmatige bak te garanderen. Verwijder na de 50 minuten bakperiode de bakplaat en laat de monsters 30 minuten afkoelen op kamertemperatuur.
Verwijder vervolgens 30 gram van de gebakken grits van de bakplaat, plaats het monster in een weegschaal en droog in een oven op 65 graden Celsius gedurende 12 uur. Na het drogen, gebruik een koffiemolen om het monster tot een fijn poeder te malen en bewaar voor latere analyse. Verwijder eerst de resterende gebakken grits van de bakplaat en plaats ze in een meter lengte bakpapier gevouwen tot een zak.
Voer vervolgens de gebakken grits voorzichtig door een tortillapers in de zak. Nadat de gebakken grits door de pers zijn gerold, gebruik een pizzames om de gerolde gebakken grits in vierkanten van twee en een halve bij twee en een halve centimeter te snijden. Open de bakpapierzak en laat de gerolde vlokmonsters 12 uur op kamertemperatuur drogen.
Plaats vervolgens de geflakkeerde monsters in een voorverwarmde convectieoven op 204,4 graden Celsius gedurende 60 tot 90 seconden. Om een uniforme toasting te garanderen, verspreid de monsters gelijkmatig. Laat de monsters afkoelen op kamertemperatuur gedurende vijf minuten om het uiteindelijke geroosterde cornflake product te verkrijgen.
Gebruik ten slotte een koffiemolen om het geroosterde cornflake monster tot een fijn poeder te malen. Dit protocol kan worden gebruikt in combinatie met veel verschillende voedingsanalyses. Met behulp van dit protocol werd het Ferulinezuur en p-Coumarinezuur gehalte van cornflakes in alle stadia van de verwerking geanalyseerd.
Ongeacht het specifieke hybride ras, werd het meeste onoplosbare gebonden Ferulinezuur verwijderd tijdens droog malen en koken. Evenzo werd ook p-Coumarinezuur verwijderd tijdens droog malen en koken. Bovendien was de initiële rangschikking van de rassen in termen van het onoplosbare gebonden Ferulinezuur gehalte en p-Coumarinezuur gehalte niet representatief voor hun rangschikking in de laatste verwerkingsfase.
Eenmaal beheerst, kunnen dagelijks 16 monsters worden geanalyseerd met behulp van deze techniek, mits correct uitgevoerd. Dit is in vergelijking met de oudere protocollen die we gebruikten, die slechts drie tot vier monsters per dag toelieten te analyseren. Na de ontwikkeling van deze techniek, konden we niet alleen onderzoeken wat er gebeurt met het algemene gehalte aan bepaalde voedingsstoffen tijdens de verwerking, maar ook of de stoffen in verschillende vormen met verschillende biologische beschikbaarheid aanwezig zijn.
Vergeet niet dat het werken met een stoompan uiterst gevaarlijk kan zijn en dat voorzorgsmaatregelen, zoals het volgen en begrijpen van alle geschreven materialen die bij de apparatuur en veiligheidsprotocollen worden geleverd, altijd moeten worden gevolgd bij het uitvoeren van deze procedure.
Dit artikel presenteert een microscale-protocol voor het simuleren van de verwerkingslijn van cornflakes vanuit maïsvlokgrutten, waardoor gelijktijdige verwerking en analyse van meerdere graanmonsters mogelijk is. De methode is ontworpen om high-throughput nutritionele analyse in verschillende verwerkingsstadia te vergemakkelijken, ter ondersteuning van maïsveredelingsprogramma's die gericht zijn op het verbeteren van de nutritionele kwaliteit van bewerkte maïsproducten.
High-throughput microscale analyse van maïsverwerkingsparameters maakt een snelle evaluatie van het behoud van voedingsstoffen over diverse kiemplasma's mogelijk, wat direct bijdraagt aan breeding- en voedingsinnovatieprocessen. Dit protocol biedt praktische inzichten in hoe verwerking de belangrijkste voedingsstoffen beïnvloedt, wat zowel de productontwikkeling als de selectie van kiemplasma informeert. De integratie van dergelijke analytische workflows verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid op het snijvlak van gewasverbetering en de kwaliteit van bewerkte voedingsmiddelen.
Dit protocol slaat een brug tussen vroege ontdekking, screening en translationeel onderzoek door nutritionele analyse mogelijk te maken in meerdere verwerkingsfasen, van ruwe graan tot het eindproduct.