Name: rapid collection of floral fragrance volatiles using a headspace volatile collection technique for gc-ms thermal desorption sampling
Uploaded: 2019-12-10T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling at JoVE.com

USDA-ARS Research Project nummer 6036-22000-028-00D. Het gebruik van handels-, firma-of corporatie namen in deze publicatie is voor de informatie en het gemak van de lezer. Een dergelijk gebruik vormt geen officiële bekrachtiging of goedkeuring door het Amerikaanse ministerie van landbouw of de Landbouwonderzoekdienst van een product of dienst met uitsluiting van andere producten die geschikt kunnen zijn. Daarnaast financierde de Universiteit van Florida biologie Department-Lewis en Varina Vaughn Fellowship in Orchid Biology (2017), en een University of Florida Graduate Research Fellowship (2014-2018) ook financiering. We danken ook Cindy Bennington van Stetson University voor de orchideeën plant die tijdens het filmen van deze video werd gebruikt.

Opmerking: parfums of geurende lotions en producten mogen tijdens geen van deze procedures worden gedragen.
1. bloem selectie
Opmerking: bloemen die worden gebruikt, kunnen natuurlijk in het milieu groeien of onder kunstmatige omgevingsomstandigheden worden gehouden. Temperatuur, vochtigheid en lichtniveau tijdens het verzamelen kan variëren afhankelijk van de specifieke bloemsoorten die worden gebruikt, en welk type gegevens worden verzameld. Er zijn bijvoorbeeld ge...

<ol>
	<li>Knudsen, J. T., Tollsten, L., Bergstrom, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Floral+scents-+A+checklist+of+volatile+compounds+isolated+by+head-space+techniques.">Floral scents- A checklist of volatile compounds isolated by head-space techniques.</a> Phytochemistry. 33, 253-280 (1993).</li><li>Dudareva, N. A., Pichersky, 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> Biology of floral scent. , (2006).</li><li>Altenburger, R., Matile, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rhythms+of+fragrance+emission+in+flowers.">Rhythms of fragrance emission in flowers.</a> Planta. 174, 242-247 (1988).</li><li>Dodson, C. H., Dressler, R. L., Hills, H. G., Adams, R. M., Williams, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologically+active+compounds+in+orchid+fragrances.">Biologically active compounds in orchid fragrances.</a> Science. 164, 1243-1249 (1969).</li><li>Theis, N., Raguso, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+pollination+on+floral+fragrance+in+thistles.">The effect of pollination on floral fragrance in thistles.</a> Journal of Chemical Ecology. 31 (11), 2581-2600 (2005).</li><li>Heath, R. R., Manukian, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+evaluation+of+systems+to+collect+volatile+semiochemicals+from+insects+and+plants+using+a+charcoal-infused+medium+for+air+purification.">Development and evaluation of systems to collect volatile semiochemicals from insects and plants using a charcoal-infused medium for air purification.</a> Journal of Chemical Ecology. 18, 1209-1226 (1992).</li><li>Cancino, A., Damon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+floral+fragrance+components+of+species+of+Encyclia+and+Prosthechea+(Orchidaceae)+from+Soconusco,+southeast+Mexico.">Comparison of floral fragrance components of species of Encyclia and Prosthechea (Orchidaceae) from Soconusco, southeast Mexico.</a> Lankesteriana. 6, 83-139 (2006).</li><li>Cancino, A., Damon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragrance+analysis+of+euglossine+bee+pollinated+orchids+from+Soconusco,+south-east+Mexico.">Fragrance analysis of euglossine bee pollinated orchids from Soconusco, south-east Mexico.</a> Plant Species Biology. 22, 129-134 (2007).</li><li>Sadler, J. J., Smith, J. M., Zettler, L. W., Alborn, H. T., Richardson, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragrance+composition+of+Dendrophylax+lindenii+(Orchidaceae)+using+a+novel+technique+applied+in+situ.">Fragrance composition of Dendrophylax lindenii (Orchidaceae) using a novel technique applied in situ.</a> European Journal of Environmental Science. 1, 137-141 (2011).</li><li>Ray, H. A., Stuhl, C. J., Gillett-Kaufman, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Floral+fragrance+analysis+of+Prosthechea+cochleata+(Orchidaceae),+an+endangered+native,+epiphytic+orchid,+in+Florida.">Floral fragrance analysis of Prosthechea cochleata (Orchidaceae), an endangered native, epiphytic orchid, in Florida.</a> Plant Signaling and Behavior. , (2018).</li><li>. National Institute of Standards and Technology. U.S. Department of Commerce Available from: <a target="_blank" href="https://www.nist.gov/">https://www.nist.gov/</a> (2019)</li></ol>

Hoewel deze techniek ongelooflijk waardevol is voor de Samplingsnelheid en draagbaarheid, gebruikt een beperking het voor epifytische soorten, of die op bomen groeien en niet vanaf de grond. In de originele studie10was een van de gesamplede bloemen epifytisch. Omdat de machine te zwaar is om vrij te hangen, moet een stabiele, verhoogde basis worden gemaakt voor bemonstering. Bovendien kan de machine ofwel worden aangesloten op een stopcontact of op batterijen, dus als er een langdurige veld bemons...

Bloemen produceren meestal een geur die wordt gebruikt om bestuivers aan te trekken. Deze geuren bestaan uit vele chemische verbindingen die allemaal samen fungeren als een bloemige Blend1,2,3. Zonder deze geuren zouden bloemen minder snel hun genetische informatie doorgeven met bestuivers. Florale geur is gedocumenteerd in veel bloeiende plantenfamilies, met Orchidaceae als een van de meest voorkomende families bestudeerd4. Om de rol van florale geur in bestuiving te begrijpen, is het belangrijk om de chemische verbindingen die uit de bloemen op verschillende tijdstippen van de dag worden uitgezonden, niet destructief te verzamelen en te analyseren en gedurende de enkele dagen tot weken zijn de bloemen bloeiers open, omdat geur kan variëren in de tijd5.
Een vroeg protocol voor dit soort monstername werd ontwikkeld door Heath en Manukian6. Het doel van hun bemonsteringsmethoden was om de stress op het preparaat (bijv. planten, insecten) te verminderen. In eerdere papers werd gedocumenteerd dat destructieve procedures voor de plant nodig waren, zoals het verwijderen van bloeiende bloemen om de geur te verzamelen. Meer recente florale geur publicaties van cancino en Damon7,8 gebruikten vergelijkbare methoden. Deze studie zette de bloemen in glazen kamers en gaf gezuiverde lucht over hen; vervolgens werden geurstoffen uit de kamer geabsorbeerd op poreuze polymeer adsorbenten in heldere Pasteur-pipetten. De geuren werden gedurende ten minste twee uur verzameld tijdens deze studie. Sadler et al.9 heeft florale geur studies uitgevoerd op een epifytische orchidee in Zuid-Florida, net als de originele studie10. Nogmaals, deze studie vereist dat de bloemen worden bemonsterd voor meer dan twee uur om de geur vluchtige stof te verzamelen, met geur verzameld op de poreuze polymeer adsorbens. Het papier bevat hier een niet-destructieve methode die een veel snellere bemonstering mogelijk maakt, die slechts 10 minuten duurt. Ook, in plaats van het gebruik van een glazen kamer oven bakken zakken worden gebruikt, die zorgen voor meer flexibele beweging van de kamer en de kans op schade aan de bloemen te verminderen. Deze tassen zijn er in verschillende maten waardoor de optie om de grootte van de zak die gemakkelijk zal passen individuele monsters zonder beschadiging van het monster of het omringende materiaal te selecteren. Het adsorbens gebruikt in deze studie was Tenax poreus polymeer Adsorbens. Dit verschilt van Porapak, omdat het monster thermisch kan worden gedesorverd op de GC-MS-kolom voor analyse, waardoor het gebruik van een chemisch oplosmiddel wordt geëlimineerd.
De methoden in deze studie bieden een manier om snel geuren van geur vluchtige stoffen geproduceerd door bloemen te proeven en kunnen worden gebruikt om vluchtige monsters van andere specimens te proeven, zoals insecten feromonen of champignon-vluchtige stoffen. De kortere bemonsteringstijd betekent dat er minder stress is op het monster en dat er in korte tijd veel monsters kunnen worden verzameld. Bijvoorbeeld, in Sadler et al.9, de bloem was alleen geurige 's nachts, dus slechts twee of drie monsters kunnen worden verzameld elke nacht. Met de methode hier, monsters kunnen worden genomen de hele nacht op 15-20-minuten intervallen van dezelfde bloem. Door het gebruik van zakken in plaats van glazen kamers kan de headspace bovendien gemakkelijker worden gesuspendeerd voor bemonstering in het veld voor in-situ inzameling van bedreigde of bedreigde plantensoorten. Met behulp van de hier gepresenteerde methode, waren we in staat om te proeven van bloemen 1,5 tot 2 meter boven de grond. Deze methoden zijn ongelooflijk nuttig voor het verzamelen van geuren in het laboratorium en het veld, en biedt onderzoekers een bemonsteringstechniek die snel en niet-destructief is voor het monster.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bulkhead Union</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>UX-06390-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FEP tubing</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>UX-06407-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Chromatography</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>6890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Wool, Silanized</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>20411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inlet liner</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>5062-3587</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass Spectrometer</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>5973</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reynolds oven bag</td>
			<td>Reynolds Consumer Products</td>
			<td>Turkey size</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tenax Porous Polymer Adsorbent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>11982</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rapid collection of floral fragrance volatiles using a headspace volatile collection technique for gc-ms thermal desorption sampling

Geuren van veel bloemen families zijn bemonsterd en de vluchtige stoffen geanalyseerd. Het kennen van de verbindingen waaruit de geuren bestaan kan een belangrijke stap zijn voor het behoud van bloemen die bedreigd of bedreigd zijn. Omdat florale geur cruciaal is voor het aantrekken van bestuivers, kan deze methode worden gebruikt om de bestuiving beter te begrijpen of zelfs te verbeteren. We presenteren een protocol met behulp van een draagbare houtskool luchtfilter en vacuüm voor het verzamelen van bloemengeur volatiles, die vervolgens worden geanalyseerd door een GC-MS. Door deze methode te gebruiken, kunnen geur volatikels worden bemonsterd met behulp van een niet-destructieve methode met een machine die gemakkelijk kan worden vervoerd. Deze methodologie maakt gebruik van een snelle bemonsteringprocedure, snijden bemonstering tijd omlaag van 2-3 uur tot ongeveer 10 minuten. Met behulp van GC-MS kunnen de geurstoffen individueel worden geïdentificeerd, op basis van authentieke normen. De stappen die worden gebruikt voor het verzamelen van geur-en controlegegevens worden weergegeven, van materiaalinstellingen tot het verzamelen van de gegevensuitvoer.

Representatieve gegevens van de GC-MS worden weergegeven als een chromatogram in Figuur 1. Naast het chromatogram wordt ook een gegevensbestand met resultaten verstrekt (aanvullend bestand 1). Dit gegevensbestand biedt de retentietijd voor elke piek (RT) en een identificatie van welke verbinding die piek is (bibliotheek/ID). Pieken tussen 10:00 en 15:00 minuten zijn bloemen volatiles, als gevolg van het molecuulgewicht van de verbindingen10. De getall...

Watch this Scientific Journal Video about Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling at JoVE.com

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

Hier presenteren we een protocol voor het verzamelen van de bloemige geur vluchtige stoffen uit bloeiende bloemen, met behulp van een niet-destructieve bemonsteringsprocedure.

Snelle verzameling van bloemige geur volatiles met een headspace vluchtige collectie techniek voor GC-MS thermische desorptie bemonstering

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

Omdat bloemengeur is van cruciaal belang voor het aantrekken van bestuivers, deze methode kan worden gebruikt om beter te begrijpen of zelfs te verbeteren bestuiving van inheemse bloemsoorten. Met deze methode worden geurvolstelingen bemonsterd met behulp van een niet-destructieve methode met een gemakkelijk te vervoeren machine. Deze methode maakt gebruik van snelle bemonstering, het snijden van bemonstering tijd van twee tot drie uur tot 10 minuten.Deze methoden bieden een manier om snel te proeven vluchtige stoffen geproduceerd door bloemen en kunnen worden gebruikt om vluchtige stoffen monster van andere exemplaren ook, zoals insectenferomonen. Om te beginnen selecteert u een bloem die in eerste instantie ongeopend is en markeer u de bloem met markeringstape om herhaling van dezelfde bloem te garanderen. Kook ovenzakken in water gedurende 30 minuten om resterende plastic verbindingen te verwijderen.Om te drogen, bak in een oven op 175 graden Celsius gedurende 60 minuten. Zodra de zakken zijn gedroogd, voeg een polypropyleen schot unie aan elke hoek van het gesloten einde van de oven zakken. Spoel alle zakken en buizen af met 75% ethanol en laat ze aan de lucht drogen.Bak vervolgens de zakken en de buizen in een oven op laag vuur, tussen de 74 tot 85 graden Celsius gedurende 30 minuten. Afhankelijk van de duur van de bloeitijd, wacht indien mogelijk ten minste 24 uur na de bloei om het monster te verzamelen. Bedek de geselecteerde bloem met een gebakken oventas.Cinch de zak samen strak met een plastic zip tie onder de bloem om ongewenste luchtstroom in de zak te voorkomen. Het dragen van steriele neopreen handschoenen, bevestig een buis uit de lucht uitlaat van de collectie apparatuur en sluit deze aan op een van de schotten vakbonden op de oven zak. Op de andere schotten unie, bevestig een glasfilter cartridge met poreus polymeer adsorbent.Bevestig een tweede buis aan de opvangapparatuur op de vacuümingang. Sluit het uiteinde van de tweede buis aan op de glazen vluchtige inzamelfiltercartridge. Zet tegelijkertijd zowel de luchtpomp als het vacuüm aan en zet op 0,05 liter per minuut.De hoofdruimte rond de bloem is gevuld met lucht, maar niet overinflated. Het systeem trekt lucht uit de zak door het filter, het vangen van de florale vluchtige. Laat de machine 10 minuten draaien.En zet dan zowel de luchtpomp als het vacuüm uit. Demontage van de buizen en de glasfiltercartridge. Plaats het filter in een glazen flacon en schroef op een dop.Sluit de flacon af met PTFE pijpdraadtape. Bewaar het monster in een vriezer tot gcms-analyse. Herhaal dit proces met een lege ovenzak om een blanco luchtmonster als controle te verzamelen.Voor consistente replicaties van dezelfde vluchtige stoffen, herhaal monster collectie op hetzelfde tijdstip elke dag, zoals sommige bloemen produceren verschillende geurniveaus in de loop van de dag. Verwijder eerst de glasfiltercartridge uit de vriezer en plaats deze in een GCMS in de injectorpoort. Om hoofdruimte vluchtige stoffen verzameld op poreus polymeer adsorbent uit de adsorberend vrij te geven, verwarm de thermische opvangval tot 220 graden Celsius gedurende acht minuten binnen een stroom heliumgas met 1,2 milliliter per minuut.Vergelijk chromatogrammen van verzamelde vluchtige stoffen om veelvoorkomende terugkerende pieken te identificeren. Na het identificeren van de piek vluchtige, gebruik Pherobase om te bepalen of ze eerder zijn beschreven in florale geuren. In deze studie worden representatieve gegevens van het GCMS weergegeven als een chromatogram.Pieken tussen 10 en 15 minuten zijn bloemen vluchtige. De verzamelde vluchtige stoffen werden verwezen in Pherobase om te bepalen of ze eerder zijn beschreven in een bloemige geur. Bijvoorbeeld, samengestelde nummer 21, met een retentietijd van 10.311 is geïdentificeerd als benzaldehyde.Benzaldehyde is doorzoekbaar op Pherobase met een lijst van alle bloemsoorten, georganiseerd door plantenfamilie, waaruit die geurverbinding is geïdentificeerd. De orchideeënsoorten worden hier getoond, waaruit is vastgesteld dat benzaldehyde aanwezig is in de bloemengeur. Eerdere methoden duurden twee tot vier uur per monster.Het gebruik van een oplosmiddel om het monster uit het filter te verwijderen zou resulteren in een oplosmiddelpiek op het GCMS. Dit zou de verbindingen van nul tot 3,5 minuten verbergen. Deze methode maakt het mogelijk voor alle verbindingen te zien.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

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

Een Rapid Laser Probing Methode faciliteert de niet-invasieve en Contacteer-vrij Bepaling van Leaf thermische eigenschappen

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

Mouse Adipose Tissue Collection and Processing for RNA Analysis

Muis adipeus weefsel verzameling en verwerking voor RNA analyse

Compared to other tissues, white adipose tissue has a considerably less RNA and protein content for downstream applications such as real-time PCR and ...

Fully Autonomous Characterization and Data Collection from Crystals of Biological Macromolecules

Volledig autonoom karakterisering en het verzamelen van gegevens van kristallen van biologische macromoleculen

High-brilliance X-ray beams coupled with automation have&#160;led to the use of synchrotron-based macromolecular X-ray crystallography (MX) beamlines for ...

Fixed Target Serial Data Collection at Diamond Light Source

Vaste doel seriële gegevensverzameling bij Diamond Light Source

Serial data collection is a relatively new technique for synchrotron users. A user manual for fixed target data collection at I24, Diamond Light Source is ...

Profiling Volatile Compounds in Blackcurrant Fruit using Headspace Solid-Phase Microextraction Coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Profilering van vluchtige stoffen in zwarte bessenfruit met behulp van Headspace Solid-Phase Microextraction Coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry

There is an increasing interest in measuring volatile organic compounds (VOCs) emitted by ripe fruits for the purpose of breeding varieties or cultivars ...

RIBO-seq in Bacteria: a Sample Collection and Library Preparation Protocol for NGS Sequencing

RIBO-seq in Bacteria: een Sample Collection and Library Preparation Protocol voor NGS Sequencing

The ribosome profiling technique (RIBO-seq) is currently the most effective tool for studying the process of protein synthesis in vivo. The advantage of ...

Routine Collection of High-Resolution cryo-EM Datasets Using 200 KV Transmission Electron Microscope

Routinematige verzameling van cryo-EM-datasets met hoge resolutie met behulp van 200 KV transmissie-elektronenmicroscoop

Cryo-electron microscopy (cryo-EM) has been established as a routine method for protein structure determination during the past decade, taking an ...

Single-Particle Cryo-EM Data Collection with Stage Tilt using Leginon

Single-Particle Cryo-EM Data Collection met Stage Tilt met Leginon

Single-particle analysis (SPA) by cryo-electron microscopy (cryo-EM) is now a mainstream technique for high-resolution structural biology. Structure ...

Enhancing CO2 Sequestration: A Soil Biota Approach to Boost Mineral Weathering

Design and Construction of an Experimental Setup to Enhance Mineral Weathering through the Activity of Soil Organisms

Unraveling the Role of Earthworms in Enhancing Mineral Weathering for CO2 Removal (Video) | JoVE

Ontwerp en bouw van een experimentele opstelling om minerale verwering te verbeteren door de activiteit van bodemorganismen

Enhanced weathering (EW) is an emerging carbon dioxide (CO2) removal technology that can contribute to climate change mitigation. This technology relies ...

Accelerating Macromolecular Structural Analysis Using Smart Leginon Autoscreen

Cryo-Electron Microscopy Screening Automation Across Multiple Grids Using Smart Leginon

Author Spotlight: Enhancing Cryo-Electron Microscopy by Automated Data Collection and Analysis Techniques

Advancements in cryo-electron microscopy (cryoEM) techniques over the past decade have allowed structural biologists to routinely resolve macromolecular ...