Name: a rapid laser probing method facilitates the non-invasive and contact-free determination of leaf thermal properties
Uploaded: 2017-01-07T17:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Rapid Laser Probing Method Facilitates the Non-invasive and Contact-free Determination of Leaf Thermal Properties at JoVE.com

The authors are grateful to Dr. Thomas Rademacher and Ibrahim Al Amedi for cultivating the plants used in this study. We would like to thank Dr. Richard M. Twyman for his assistance with editing the manuscript. This work was in part funded by the European Research Council Advanced Grant "Future-Pharma", proposal number 269110, the Fraunhofer Zukunftsstiftung (Future Foundation), the Fraunhofer-Gesellschaft Internal Programs under Grant No. Attract 125-600164.

1. växtodling och Provberedning <ol><li> Spola varje mineralull block med 1-2 L avjoniserat vatten och därefter med en L av 0,1% [m / v] gödselmedelslösning. Placera en tobak (Nicotiana tabacum eller N. benthamiana) frö i varje block och försiktigt spola med 0,25 liter gödsel lösning utan att tvätta bort utsädet. </li><li> Odla plantorna i 7 veckor i ett växthus eller fytotron med 70% relativ fuktighet, en 16-timmars fotoperiod (180 | imol s - 1 m - 2;...

<ol>
	<li>Wilhelm, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Heat Capacities: Liquids, Solutions and Vapours. , 516 (2010).</li><li>Costa, J. M., Grant, O. M., Chaves, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermography+to+explore+plant-environment+interactions.">Thermography to explore plant-environment interactions.</a> J. Exp. Bot. 64, 3937-3949 (2013).</li><li>Jayalakshmy, M. S., Philip, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermophysical+Properties+of+Plant+Leaves+and+Their+Influence+on+the+Environment+Temperature.">Thermophysical Properties of Plant Leaves and Their Influence on the Environment Temperature.</a> International Journal of Thermophysics. 31, 2295-2304 (2010).</li><li>Buyel, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+development+strategies+in+plant+molecular+farming.">Process development strategies in plant molecular farming.</a> Curr. Pharm. Biotechnol. 16, 966-982 (2015).</li><li>Schuster, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+cuticular+transpiration+barriers+in+a+desert+plant+at+controlling+water+loss+at+high+temperatures.">Effectiveness of cuticular transpiration barriers in a desert plant at controlling water loss at high temperatures.</a> AoB PLANTS. 8, (2016).</li><li>Parker, W. J., Jenkins, R. J., Abbott, G. L., Butler, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flash+Method+of+Determining+Thermal+Diffusivity,+Heat+Capacity,+and+Thermal+Conductivity.">Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity.</a> J Appl Phys. 32, 1679-1684 (1961).</li><li>Hays, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+thermal+conductivity+of+leaves.">The thermal conductivity of leaves.</a> Planta. 125, 281-287 (1975).</li><li>Menzel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+blanching+reduces+the+host+cell+protein+content+and+substantially+enhances+the+recovery+and+stability+of+two+plant+derived+malaria+vaccine+candidates.">Optimized blanching reduces the host cell protein content and substantially enhances the recovery and stability of two plant derived malaria vaccine candidates.</a> Front. Plant Sci. , (2015).</li><li>Buyel, J. F., Hubbuch, J., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blanching+intact+leaves+or+heat+precipitation+in+an+agitated+vessel+or+heat+exchanger+removes+host+cell+proteins+from+tobacco+extracts.">Blanching intact leaves or heat precipitation in an agitated vessel or heat exchanger removes host cell proteins from tobacco extracts.</a> J. Vis. Exp. , (2015).</li><li>Beiss, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat-precipitation+allows+the+efficient+purification+of+a+functional+plant-derived+malaria+transmission-blocking+vaccine+candidate+fusion+protein.">Heat-precipitation allows the efficient purification of a functional plant-derived malaria transmission-blocking vaccine candidate fusion protein.</a> Biotechnol. Bioeng. 112, 1297-1305 (2015).</li><li>Buyel, J. F., Gruchow, H. M., T&#246;dter, N., Wehner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+thermal+properties+of+leaves+by+non-invasive+contact+free+laser+probing.">Determination of the thermal properties of leaves by non-invasive contact free laser probing.</a> J. Biotechnol. 217, 100-108 (2016).</li><li>Buyel, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numeric+simulation+can+be+used+to+predict+heat+transfer+during+the+blanching+of+leaves+and+intact.">Numeric simulation can be used to predict heat transfer during the blanching of leaves and intact.</a> Biochem. Eng. J. , (2015).</li><li>Hedlund, H., Johansson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+capacity+of+birch+determined+by+calorimetry:+implications+for+the+state+of+water+in+plants.">Heat capacity of birch determined by calorimetry: implications for the state of water in plants.</a> Thermochim Acta. 349, 79-88 (2000).</li><li>Chandrakanthi, M., Mehrotra, A. K., Hettiaratchi, J. P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+conductivity+of+leaf+compost+used+in+biofilters:+An+experimental+and+theoretical+investigation.">Thermal conductivity of leaf compost used in biofilters: An experimental and theoretical investigation.</a> Environ. Pollut. 136, 167-174 (2005).</li><li>Larcher, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physiological Plant Ecology: Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups. , (2003).</li><li>Cowen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+gamma-ray+burst's+enduring+fireball.">A gamma-ray burst's enduring fireball.</a> Science News. 152, 197 (1997).</li><li>Jones, H. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+infrared+imaging+of+crop+canopies+for+the+remote+diagnosis+and+quantification+of+plant+responses+to+water+stress+in+the+field.">Thermal infrared imaging of crop canopies for the remote diagnosis and quantification of plant responses to water stress in the field.</a> Funct. Plant Biol. 36, 978-989 (2009).</li><li>Defraeye, T., Verboven, P., Ho, Q. T., Nicolai, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convective+heat+and+mass+exchange+predictions+at+leaf+surfaces:+Applications,+methods+and+perspectives.">Convective heat and mass exchange predictions at leaf surfaces: Applications, methods and perspectives.</a> Comput. Electron. Agric. 96, 180-201 (2013).</li><li>Arndt, S. K., Irawan, A., Sanders, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Apoplastic+water+fraction+and+rehydration+techniques+introduce+significant+errors+in+measurements+of+relative+water+content+and+osmotic+potential+in+plant+leaves.">Apoplastic water fraction and rehydration techniques introduce significant errors in measurements of relative water content and osmotic potential in plant leaves.</a> Physiol. Plant. 155, 355-368 (2015).</li><li>Jones, H. G., Schofield, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+and+other+remote+sensing+of+plant+stress.">Thermal and other remote sensing of plant stress.</a> General and Applied Plant Physiology. 34, 19-32 (2008).</li><li>Jones, H. G., Archer, N., Rotenberg, E., Casa, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+measurement+for+plant+ecophysiology.">Radiation measurement for plant ecophysiology.</a> J. Exp. Bot. 54, 879-889 (2003).</li><li>Dupont, C., Chiriac, R., Gauthier, G., Toche, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+capacity+measurements+of+various+biomass+types+and+pyrolysis+residues.">Heat capacity measurements of various biomass types and pyrolysis residues.</a> Fuel. 115, 644-651 (2014).</li><li>Chaerle, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-sensor+plant+imaging:+Towards+the+development+of+a+stress-catalogue.">Multi-sensor plant imaging: Towards the development of a stress-catalogue.</a> Biotechnol. J. 4, 1152-1167 (2009).</li><li>Hackl, H., Baresel, J. P., Mistele, B., Hu, Y., Schmidhalter, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Comparison+of+Plant+Temperatures+as+Measured+by+Thermal+Imaging+and+Infrared+Thermometry.">A Comparison of Plant Temperatures as Measured by Thermal Imaging and Infrared Thermometry.</a> J. Agron. Crop. Sci. , 415-429 (2012).</li><li>Yuan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+analysis+of+winter+wheat+leaves+for+detection+and+differentiation+of+diseases+and+insects.">Spectral analysis of winter wheat leaves for detection and differentiation of diseases and insects.</a> Field Crops Res. 156, 199-207 (2014).</li></ol>

Den kontaktfria, icke-förstörande mätmetod som beskrivits ovan kan användas för att bestämma Cp, s och ʎ i en samtidig och reproducerbart sätt. Beräkningen av ʎ särskilt beror på flera parametrar som är känsliga för fel. Ändå var effekten av dessa fel antingen linjär eller under proportionella och variationskoefficienten för alla parametrar visade sig vara mindre än 10%. Även om den metod som sålunda kan betraktas som robusta, kan vissa tekniska förbättringar göras för att m...

Den storskaliga bearbetning av biologiska material kräver ofta värmebehandlingssteg, såsom pastörisering. Utrustning för sådana processer kan utformas mer exakt om de termiska egenskaperna hos de biologiska materialen är väl karakteriserade, inklusive den specifika värmekapaciteten (Cp, s) och termisk konduktivitet (λ). Dessa parametrar kan bestämmas lätt för vätskor, suspensioner och homogenat av kalorimetri en. Däremot kan mäta sådana parametrar i fasta prover vara arbetsintensiv, och kräver ofta direkt kontakt med provet eller ens dess förstörelse 2. Till exempel, fototermiska tekniker kräver direktkontakt mellan provet och detektorn 3. Sådana begränsningar är acceptabla under livsmedelsförädling, men är oförenliga med strikt reglerade processer såsom produktion av biofarmaceutiska proteiner i växter inom ramen för god tillverkningssed 4. jagn ett sådant sammanhang kan behövas upprepas (t.ex. veckovis) övervakning av termiska egenskaper under en sju veckors tillväxtperiod för enskilda anläggningar som en kvalitetskontroll verktyg. Om en sådan övervakning skulle kräva och konsumera ett blad för varje mätning, skulle det inte finnas någon biomassa kvar att bearbeta vid tidpunkten för skörd. Dessutom, med användning av endast bladdelar i stället skulle orsaka sårskada till produktionsanläggningen och öka risken för nekros eller patogen infektion, återigen minskar processutbytet. Sannolikheten för patogen infektion kan också öka om en metod med direktkontakt till provet skulle användas, vilket inducerar en risk för att en hel sats av växter kan infekteras genom kontakt med en kontaminerad sensoranordning. Liknande aspekter måste beaktas för övervakning av anläggningen betonas som torka, t ex i en ekofysiologiska sammanhang. Till exempel är vattenförlusten ofta övervakas av en förändring i den friska biomassa, vilket kräver en invasiv Treatment av växterna under utredning 5, till exempel, dissekera ett löv. I stället bestämma den specifika värmekapaciteten, vilket beror på vattenhalten i ett prov, på ett icke-invasivt sätt som beskrivs här, kan användas som en surrogatparameter för vätskestatus växter. I båda fallen (läkemedelsproduktion och ekofysiologi) skulle artificiella spänningar som induceras av destruktiva eller invasiva mätmetoder vara skadliga eftersom de kan snedvrida experimentella data. Därför tidigare rapporterade flash metoder 6 eller placeringen av prover mellan silverplåtar 7 är olämpliga för sådana processer och experiment eftersom de antingen kräva direktkontakt med provet eller destruktiv. Parametrarna c p, s och λ måste bestämmas för att utforma processutrustning för en blanche steg som kan förenkla produktrening och därmed minska tillverkningskostnaderna 8-10. både cp, s och λ kan nu snabbt bestämmas genom beröringsfri oförstörande nära infraröd (NIR) laser sondering på ett konsekvent och reproducerbart sätt 11 och denna nya metod kommer att förklaras i detalj nedan. De resultat som erhölls med denna metod har framgångsrikt används för att simulera värmeöverföringen i tobaksblad 12, vilket gör att konstruktionen av lämplig processutrustning och valet av motsvarande parametrar såsom blanchetemperaturen. Metoden är enkel att installera (Figur 1) och har två faser, mätning och analys, som var och en består av två viktiga steg. I mätningsfasen, tas ett prov blad först lokalt värms upp av en kort laserpuls och den maximala provtemperaturen registreras. Temperaturprofilen för provet registreras därefter under en tid av 50 s. I analysfasen, blad egenskaper såsom densitet (lätt och noggrant bestämmas genom pyknometrisk measurement) kombineras med den maximala provtemperaturen för att beräkna c p, s. I det andra steget, är temperaturprofilen bladet används som ingång för en energibalans ekvation, med ledning, konvektion och strålning i beaktande, för att beräkna λ. Detaljerade steg-för-steg-instruktioner finns i protokollenheten, expanderar på innehållet i den medföljande videon. Typiska mätningar sedan visas i resultatdelen. Slutligen fördelar och metodens begränsningar lyfts fram i diskussionsavsnittet tillsammans med potentiella förbättringar och nya ansökningar. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/54835/54835fig1.jpg" /> Figur 1: Apparat som användes för att bestämma blad termiska egenskaper. A. Fotografi av mätapparaten som används för att bestämma den specifika värmekapacitet och värmeledningsförmåga på leaves. De perifera enheter (datorer, oscilloskop) visas inte. B. Schematisk representation av mätapparat. Lasern och ansluten utrustning är markerade i rött, är NIR detektor för temperaturmätning som visas i lila, är provbladgrönt och fotodiod effektsensorn är blå. C. Ritning av de delar av mätningen setup med samma färgkod som i B. storlek bar indikerar 0,1 m. D. Skärmdump som illustrerar de typiska elementen i laserstyrprogram. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54835/54835fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1207">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">1&#34; tube</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;">SM1L10E</td>
			<td style="width:403px;">Tube for fiber holder</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Agarose</td>
			<td style="width:259px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>A0701</td>
			<td>Agarose</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Bi-Convex lense f=25.4</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td>LB1761</td>
			<td>Lense</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:411px;">Digital Handheld Optical&#160;Power and Energy Meter Console</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;">PM100D</td>
			<td>Console for thermal surface absorber sensor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Digital Phosphor Oscilloscope&#160;</td>
			<td style="width:259px;">Tektronix</td>
			<td style="width:136px;">DPO7104</td>
			<td>Oscilloscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">DMR light microscope</td>
			<td style="width:259px;">Leica</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Light microscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Falcon 50mL Conical Centrifuge Tubes</td>
			<td style="width:259px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">14-432-2</td>
			<td>Pycnometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Ferty 2 Mega</td>
			<td style="width:259px;">Kammlott</td>
			<td style="width:136px;">5.220072</td>
			<td>Fertilizer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Fiber holder</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>Fiber holder</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Forma -86C ULT freezer</td>
			<td style="width:259px;">ThermoFisher</td>
			<td style="width:136px;">88400</td>
			<td>Freezer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Greenhouse</td>
			<td style="width:259px;">n.a.</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>For plant cultivation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Grodan Rockwool Cubes 10x10cm</td>
			<td style="width:259px;">Grodan</td>
			<td style="width:136px;">102446</td>
			<td>Rockwool block</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Infrared Detector Optris CT</td>
			<td style="width:259px;">Optris</td>
			<td style="width:136px;">OPTCTLT15</td>
			<td>Infrared detector</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Infrared Detector Software Compact Connect</td>
			<td style="width:259px;">Optris</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Control software for infrared detector</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Lambda 1050 UV/Vis spectrophotometer</td>
			<td style="width:259px;">PerkinElmer</td>
			<td>L1050</td>
			<td>UV/VIS Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:411px;">Laser 400&#956;m, 1550nm Conduction Cooled Single Bar Fiber Coupled Module</td>
			<td style="width:259px;">DILAS</td>
			<td style="width:136px;">M1F-SS2.1</td>
			<td>Laser</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Laser cover&#160;</td>
			<td style="width:259px;">Amtron</td>
			<td style="width:136px;">LM200</td>
			<td>Laser Cover</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Laser Driver&#160;</td>
			<td style="width:259px;">Amtron</td>
			<td style="width:136px;">CS 408</td>
			<td>Laser Driver</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Osram cool white 36 W</td>
			<td style="width:259px;">Osram</td>
			<td style="width:136px;">4930440</td>
			<td>Light source</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Photodiode sensor&#160;</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;">PDA20H-EC</td>
			<td>Power sensor for transmission measurements</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Precision weight Ohaus Analytical Plus</td>
			<td style="width:259px;">Ohaus</td>
			<td style="width:136px;">80251552</td>
			<td>Precision weight</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Sample frame</td>
			<td style="width:259px;">Fraunhofer ILT</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Fixation of the leaf sample</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Software Pyro Control</td>
			<td style="width:259px;">Amtron</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Laser Power Control Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Stainless-steel-holder</td>
			<td style="width:259px;">n.a.</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Holder for measurement set-up</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Teflon plates 2cm</td>
			<td style="width:259px;">Fraunhofer ILT</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Teflon attenuation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Thermal surface absorber Power sensor</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;">S314C</td>
			<td>Sensor for laser power measurements</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Vibratome</td>
			<td style="width:259px;">Leica</td>
			<td style="width:136px;">1491200S001</td>
			<td>Vibratome</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Zoc/Pro 6.51&#160;</td>
			<td style="width:259px;">EmTec Innovative Software</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Laser Control Software&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a rapid laser probing method facilitates the non-invasive and contact-free determination of leaf thermal properties

Växter kan producera värdefulla substanser, såsom sekundära metaboliter och rekombinanta proteiner. Reningen av den senare från växtbiomassa kan effektiviseras genom värmebehandling (blanche). En blanche anordning kan utformas mer exakt om de termiska egenskaperna hos bladen är kända i detalj, det vill säga, den specifika värmekapacitet och värmeledningsförmåga. Mätningen av dessa egenskaper är tidskrävande och arbetsintensiv, och kräver vanligen invasiva metoder som kontaktar provet direkt. Detta kan minska produktutbytet och kan vara oförenligt med inneslutnings krav, till exempel, inom ramen för god tillverkningssed. Att ta itu med dessa frågor, var en icke-invasiv, kontaktfria metod utvecklats som bestämmer den specifika värmekapacitet och värmeledningsförmåga av en intakt växt blad i ungefär en minut. Metoden innefattar applicering av en kort laserpuls med definierad längd och intensitet till ett litet område av denblad prov, vilket orsakar en temperaturökning som mäts med en nära infraröd sensor. Temperaturökningen kombineras med kända blad egenskaper (tjocklek och densitet) för att bestämma den specifika värmekapaciteten. Värmeledningsförmågan beräknas sedan baserat på profilen för den efterföljande nedgång temperaturen, med värmestrålning och konvektiv värmeöverföring beaktas. De tillhörande beräkningar och kritiska aspekter av provhantering diskuteras.

Mätning av Leaf Properties Användning av ovanstående mikroskopiska metoden, en bladtjocklek av 0,22-0,29 x 10 - 3 m bestämdes för både N. tabacum (0,25 ± 0,04 x 10 - 3 m, n = 33) och N. benthamiana (0,26 ± 0,02 x 10 - 3 m, n = 24), vilket ligger väl inom 0,20-0,33 x 10 - 3 m intervall tidigare rap...

Watch this Scientific Journal Video about A Rapid Laser Probing Method Facilitates the Non-invasive and Contact-free Determination of Leaf Thermal Properties at JoVE.com

A Rapid Laser Probing Method Facilitates the Non-invasive and Contact-free Determination of Leaf Thermal Properties

A method was developed to determine the specific heat capacity and thermal conductivity of leaf tissue by non-invasive, contact-free near infrared laser probing, which requires less than 1 min per sample.

En Rapid Laser Probing metod Underlättar Icke-invasiv och beröringsfri bestämning av Leaf Termiska egenskaper

Plants can produce valuable substances such as secondary metabolites and recombinant proteins. The purification of the latter from plant biomass can be ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Experimental Design for Laser Microdissection RNA-Seq: Lessons from an Analysis of Maize Leaf Development

Experimentell design för Laser Microdissection RNA-Seq: Lektionerna från en analys av majs Leaf utveckling

Genes with important roles in development frequently have spatially and/or temporally restricted expression patterns. Often these gene transcripts are not ...

Production, Crystallization and Structure Determination of C. difficile PPEP-1 via Microseeding and Zinc-SAD

Production, Crystallization and Structure Determination of C. difficile PPEP-1 via Microseeding and Zinc-SAD

Produktion, Kristallisering och strukturbestämning av<em&gt; C. difficile</em&gt; PPEP-en via Microseeding och zink-SAD

New therapies are needed to treat Clostridium difficile infections that are a major threat to human health. The C. difficile metalloprotease PPEP-1 is a ...

Differential Scanning Calorimetry &#8212; A Method for Assessing the Thermal Stability and Conformation of Protein Antigen

Differential Scanning Calorimetry ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã‚Â A Method for Assessing the Thermal Stability and Conformation of Protein Antigen

Differential Scanning Calorimetry - en metod för bedömning av termisk stabilitet och konformationen av proteinantigen

Differential scanning calorimetry (DSC) is an analytical technique that measures the molar heat capacity of samples as a function of temperature. In the ...

Determination of the Glycogen Content in Cyanobacteria

Bestämning av glykogeninnehållet i cyanobakterier

Cyanobacteria accumulate glycogen as a major intracellular carbon and energy storage&#160;during photosynthesis. Recent developments in research have ...

Rapid Isolation of the Mitoribosome from HEK Cells

Snabb isolering av Mitoribosome från HEK celler

The human mitochondria possess a dedicated set of ribosomes (mitoribosomes) that translate 13 essential protein components of the oxidative ...

Leaf Spray Mass Spectrometry: A Rapid Ambient Ionization Technique to Directly Assess Metabolites from Plant Tissues

Leaf Spray masspektrometri: En snabb omgivande jonisering teknik för att direkt bedöma metaboliter från växt vävnader

Plants produce thousands of small molecules that are diverse in their chemical properties. Mass spectrometry (MS) is a powerful technique for analyzing ...

Probing The Structure And Dynamics Of Nucleosomes Using Atomic Force Microscopy Imaging

Sondera strukturen och dynamiken i Nucleosomes med hjälp av Atomic Force Microscopy Imaging

Chromatin, which is a long chain of nucleosome subunits, is a dynamic system that allows for such critical processes as DNA replication and transcription ...

Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling

Snabb insamling av blommig doft flyktiga ämnen med hjälp av en headspace flyktiga insamling teknik för GC-MS termisk desorption provtagning

Fragrances of many flower families have been sampled and the volatiles analyzed. Knowing the compounds that make up the fragrances can be an important ...

A Planarian Motility Assay to Gauge the Biomodulating Properties of Natural Products

En Planarian Motility Assay att mäta biomodulerande egenskaper naturliga produkter

A straightforward, controllable means of using the non-parasitic planarian, Dugesia tigrina, a free-living aquatic flatworm, to study the stimulant and ...

Rapid Determination of Antibody-Antigen Affinity by Mass Photometry

Snabb bestämning av antikropp-antigen affinitet genom Mass Photometry

Measurements of the specificity and affinity of antigen-antibody interactions are critically important for medical and research applications. In this ...