एक हेडस्पेस सॉलिड-फेज माइक्रोएक्सट्रैक्शन-गैस-क्रोमैटोग्राफी प्लेटफ़ॉर्म को यहां तेजी से, विश्वसनीय और अर्ध-स्वचालित वाष्पशील पहचान और पके हुए ब्लैककरेंट फलों में परिमाणीकरण के लिए वर्णित किया गया है। इस तकनीक का उपयोग फलों की सुगंध के बारे में ज्ञान बढ़ाने और प्रजनन के उद्देश्य से बढ़े हुए स्वाद के साथ cultivars का चयन करने के लिए किया जा सकता है।
वहाँ वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (VOCs) प्रजनन किस्मों या संवर्धित organoleptic विशेषताओं के साथ cultivars के उद्देश्य से पके फलों द्वारा उत्सर्जित को मापने में एक बढ़ती रुचि है और इस प्रकार, उपभोक्ता स्वीकृति बढ़ाने के लिए. उच्च-थ्रूपुट मेटाबोलोमिक प्लेटफार्मों को हाल ही में विभिन्न पौधों के ऊतकों में चयापचयों की एक विस्तृत श्रृंखला को मापने के लिए विकसित किया गया है, जिसमें फलों के स्वाद और सुगंध की गुणवत्ता (वोलेटिलोमिक्स) के लिए जिम्मेदार प्रमुख यौगिक शामिल हैं। गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीसी-एमएस) के साथ मिलकर हेडस्पेस सॉलिड-फेज माइक्रोएक्सट्रैक्शन (एचएस-एसपीएमई) का उपयोग करने वाली एक विधि को पके हुए ब्लैककरेंट फलों द्वारा उत्सर्जित वीओसी की पहचान और परिमाणीकरण के लिए यहां वर्णित किया गया है, एक बेरी को इसके स्वाद और स्वास्थ्य लाभों के लिए अत्यधिक सराहना की जाती है।
ब्लैककरेंट पौधों के पके फल (रिबेस निग्रम) को काटा गया था और सीधे तरल नाइट्रोजन में जमे हुए थे। एक ठीक पाउडर का उत्पादन करने के लिए ऊतक समरूपता के बाद, नमूनों को पिघलाया गया और तुरंत सोडियम क्लोराइड समाधान के साथ मिलाया गया। centrifugation के बाद, supernatant एक headspace कांच की शीशी सोडियम क्लोराइड युक्त में स्थानांतरित किया गया था। VOCs को तब एक ठोस चरण माइक्रोएक्सट्रैक्शन (SPME) फाइबर और एक आयन ट्रैप मास स्पेक्ट्रोमीटर के लिए युग्मित एक गैस क्रोमैटोग्राफ का उपयोग करके निकाला गया था। प्रत्येक VOC के लिए एक विशिष्ट m/z आयन का उपयोग करके, शिखर क्षेत्र को एकीकृत करके परिणामी आयन क्रोमैटोग्राम पर वाष्पशील परिमाणीकरण किया गया था। सही VOC एनोटेशन की पुष्टि नमूनों के समान परिस्थितियों में चलने वाले शुद्ध वाणिज्यिक मानकों के प्रतिधारण समय और द्रव्यमान स्पेक्ट्रा की तुलना करके की गई थी। विपरीत यूरोपीय स्थानों में उगाए गए पके हुए ब्लैककरेंट फलों में 60 से अधिक वीओसी की पहचान की गई थी। पहचाने गए वीओसी में, प्रमुख सुगंध यौगिकों, जैसे कि टेरपेनोइड्स और सी 6 वाष्पशील, को ब्लैककरेंट फल की गुणवत्ता के लिए बायोमार्कर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इसके अलावा, विधि के फायदे और नुकसान पर चर्चा की जाती है, जिसमें संभावित सुधार शामिल हैं। इसके अलावा, बैच सुधार और बहाव तीव्रता को कम करने के लिए नियंत्रण के उपयोग पर जोर दिया गया है।
स्वाद किसी भी फल के लिए एक आवश्यक गुणवत्ता विशेषता है, जो उपभोक्ता स्वीकृति को प्रभावित करता है और इस प्रकार विपणन क्षमता को काफी प्रभावित करता है। स्वाद धारणा में स्वाद और घ्राण प्रणालियों का एक संयोजन शामिल है और रासायनिक रूप से यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला की उपस्थिति और एकाग्रता पर निर्भर करता है जो खाद्य पौधों के हिस्सों में जमा होते हैं, या वीओसी के मामले में, पके हुए फल 1,2 द्वारा उत्सर्जित होते हैं। जबकि पारंपरिक प्रजनन ने उपज और कीट प्रतिरोध जैसे कृषि लक्षणों पर ध्यान केंद्रित किया है, स्वाद सहित फलों की गुणवत्ता में सुधार, आनुवंशिक जटिलता और इन विशेषताओं को ठीक से फेनोटाइप करने में कठिनाई के कारण लंबे समय से उपेक्षित किया गया है, जिससे उपभोक्ता असंतोष 3,4 हो गया है। मेटाबोलोमिक प्लेटफार्मों में हाल की प्रगति फलों के स्वाद और सुगंध 5,6,7,8 के लिए जिम्मेदार प्रमुख यौगिकों की पहचान और मात्रा निर्धारित करने में सफल रही है। इसके अलावा, जीनोमिक या ट्रांसक्रिप्टोमिक उपकरणों के साथ मेटाबोलाइट प्रोफाइलिंग का संयोजन फलों के स्वाद के अंतर्निहित आनुवांशिकी के स्पष्टीकरण की अनुमति देता है, जो बदले में प्रजनन कार्यक्रमों को बढ़ी हुई ऑर्गेनोलेप्टिक विशेषताओं के साथ नई किस्मों को विकसित करने में मदद करेगा2,4,9,10,11,12,13,14।
Blackcurrant (Ribes nigrum) जामुन उनके स्वाद और पोषण गुणों के लिए अत्यधिक सराहना की जाती है, जो यूरोप, एशिया और न्यूजीलैंड के समशीतोष्ण क्षेत्रों में व्यापक रूप से खेती की जाती है। अधिकांश उत्पादन खाद्य उत्पादों और पेय पदार्थों के लिए संसाधित किया जाता है, जो नॉर्डिक देशों में बहुत लोकप्रिय हैं, मुख्य रूप से जामुन के ऑर्गेनोलेप्टिक गुणों के कारण। फल का तीव्र रंग और स्वाद एंथोसायनिन, शर्करा, एसिड और पके हुए फलों में मौजूद वीओसी के संयोजन का परिणाम है16,17,18। Blackcurrant volatiles का विश्लेषण 1960 के दशक 19,20,21 पर वापस चला जाता है। हाल ही में, कई अध्ययनों ने ब्लैककरेंट वीओसी पर ध्यान केंद्रित किया है, फल सुगंध धारणा के लिए महत्वपूर्ण यौगिकों की पहचान की है और वीओसी सामग्री पर जीनोटाइप, पर्यावरण, या भंडारण और प्रसंस्करण स्थितियों के प्रभाव का आकलन किया है5,17,18,22,23।
इसके कई फायदों के कारण, उच्च-थ्रूपुट वाष्पशील प्रोफाइलिंग के लिए पसंद की तकनीक एचएस-एसपीएमई / जीसी-एमएस 24,25 है। एक सिलिका फाइबर, एक बहुलक चरण के साथ लेपित, एक सिरिंज डिवाइस पर घुड़सवार है, एक संतुलन चरण तक पहुँचने तक फाइबर में volatiles के सोखना की अनुमति देता है। हेडस्पेस निष्कर्षण मैट्रिक्स 24 में मौजूद गैर-वाष्पशील यौगिकों से फाइबर की रक्षा करता है। एसपीएमई अत्यधिक परिवर्तनीय सांद्रता में मौजूद वीओसी की एक उच्च संख्या को सफलतापूर्वक अलग कर सकता है (भागों प्रति अरब भागों प्रति मिलियन) 25। इसके अलावा, यह एक विलायक-मुक्त तकनीक है जिसके लिए सीमित नमूना प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। एचएस-एसपीएमई के अन्य फायदे स्वचालन में आसानी और इसकी अपेक्षाकृत कम लागत हैं।
हालांकि, इसकी सफलता सीमित हो सकती है, वीओसी की रासायनिक प्रकृति, निष्कर्षण प्रोटोकॉल (समय, तापमान और नमक एकाग्रता सहित), नमूना स्थिरता, और पर्याप्त फल ऊतक 26,27 की उपलब्धता के आधार पर। यह पेपर एचएस-एसपीएमई द्वारा अलग किए गए ब्लैककरेंट वीओसी के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है और एक आयन ट्रैप मास स्पेक्ट्रोमीटर के साथ युग्मित गैस क्रोमैटोग्राफी द्वारा विश्लेषण किया जाता है। पौधे की सामग्री की मात्रा, नमूना स्थिरता, और निष्कर्षण और क्रोमैटोग्राफी की अवधि के बीच एक संतुलन को ब्लैककरेंट नमूनों की उच्च संख्या को संसाधित करने में सक्षम होने के लिए प्राप्त किया गया था, उनमें से कुछ इस अध्ययन में प्रस्तुत किए गए थे। विशेष रूप से, वीओसी प्रोफाइल और / या पांच किस्मों (‘एंडेगा’, ‘बेन ट्रॉन’, ‘बेन गैरन’, ‘बेन गैर्न’, ‘बेन तिरन’, और ‘टिहोप’) के क्रोमैटोग्राम को उदाहरण डेटा के रूप में प्रस्तुत और चर्चा की जाएगी। इसके अलावा, एक ही प्रोटोकॉल को अन्य फल बेरी प्रजातियों जैसे स्ट्रॉबेरी (Fragaria x ananassa), रास्पबेरी (Rubusidaeus), और ब्लूबेरी (Vaccinium spp.) में वीओसी माप के लिए सफलतापूर्वक अभ्यास में रखा गया है।
फलों की सुगंध के लिए प्रजनन लंबे समय से जटिल आनुवांशिकी और जैव रसायन द्वारा अस्थिर यौगिकों के संश्लेषण और उचित फेनोटाइपिंग के लिए प्रौद्योगिकियों की कमी के अंतर्निहित द्वारा बाधित किया गया है। हालां…
The authors have nothing to disclose.
लेखकों Servicios Centrales de Apoyo HS-SPME / GC-MS माप के लिए Malaga विश्वविद्यालय से एक ला Investigación धन्यवाद. हम वाष्पशील परिमाणीकरण में सारा फर्नांडेज़-पलासिओस कैम्पोस की सहायता को स्वीकार करते हैं। हम फल सामग्री प्रदान करने के लिए गुडबेरी के कंसोर्टियम के सदस्यों को भी धन्यवाद देते हैं।
10 mL screw top headspace vials | Thermo Scientific | 10-HSV | |
18 mm screw cap Silicone/PTFE | Thermo Scientific | 18-MSC | |
5 mL Tube with HDPE screw cap | VWR | 216-0153 | |
Centrifuge | Thermo Scientific | 75002415 | |
Methanol for HPLC | Merck | 34860-1L-R | |
N-pentadecane (D32, 98%) | Cambridge Isotope Laboratories | DLM-1283-1 | |
Sodium chloride | Merck | S9888 | |
SPME fiber PDMS/DVB | Merck | 57345-U | |
Stainless grinding jars for TissueLyser | Qiagen | 69985 | |
TissueLyser II | Qiagen | 85300 | Can be subsituted by mortar and pestle or cryogenic mill |
Trace GC gas chromatograph-ITQ900 ion trap mass spectrometer | Thermo Scientific | ||
Triplus RSH autosampler with automated SPME device | Thermo Scientific | 1R77010-0450 | |
Water for HPLC | Merck | 270733-1L | |
Xcalibur 4.2 SP1 | Thermo Scientific | software |