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 Forschungsprojekt Nummer 6036-22000-028-00D. Die Verwendung von Handels-, Firmen- oder Unternehmensnamen in dieser Publikation dient der Information und Bequemlichkeit des Lesers. Eine solche Verwendung stellt keine offizielle Billigung oder Genehmigung eines Produkts oder einer Dienstleistung durch das Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten oder den Agriculture Research Service dar, mit Ausnahme anderer, die geeignet sein könnten. Darüber hinaus stellten das University of Florida Biology Department-Lewis und Varina Vaughn Fellowship in Orchid Biology (2017) sowie ein University of Florida Graduate Research Fellowship (2014-2018) ebenfalls Fördermittel zur Verfügung. Wir danken auch Cindy Bennington von der Stetson University für die Orchideenpflanze, die während der Dreharbeiten zu diesem Video verwendet wurde.

HINWEIS: Parfüms oder duftende Lotionen und Produkte dürfen während eines dieser Verfahren nicht getragen werden.
1. Blumenauswahl
HINWEIS: Die verwendeten Blumen können entweder natürlich in der Umwelt angebaut oder unter künstlichen Umweltbedingungen gehalten werden. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichtpegel während der Sammlung können je nach verwendeter Blumenart und welcher Art von Daten gesammelt werden können. Zum Beispiel wurden Daten während des T...

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	<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>

Obwohl diese Technik unglaublich wertvoll für seine Probenahmegeschwindigkeit und Portabilität ist, ist eine Einschränkung, es für epiphytische Arten zu verwenden, oder diejenigen, die auf Bäumen und nicht vom Boden wachsen. In der ursprünglichen Studie10war eine der beprobten Blüten epiphytisch. Da die Maschine zu schwer ist, um frei zu hängen, muss eine stabile, erhöhte Basis für die Probenahme gemacht werden. Darüber hinaus kann die Maschine entweder an eine Steckdose angeschlossen o...

Blumen produzieren in der Regel einen Duft verwendet, um Bestäuber anzuziehen. Diese Düfte bestehen aus vielen chemischen Verbindungen, die alle zusammen als florale Mischung1,2,3. Ohne diese Düfte würden Blumen ihre genetischen Informationen seltener mit Bestäubern weitergeben. Floral Duft wurde in vielen blühenden Pflanzenfamilien dokumentiert, mit Orchidaceae ist eine der häufigsten Familien untersucht4. Um die Rolle des Blumendufts bei der Bestäubung zu verstehen, ist es wichtig, die chemischen Verbindungen, die von den Blüten zu verschiedenen Tageszeiten emittiert werden, und während der verschiedenen Tage bis Wochen die Blüten geöffnet sind, da der Duft im Laufe der Zeit variieren kann5.
Ein frühes Protokoll für diese Art der Probenahme wurde von Heath und Manukian6entwickelt. Ziel ihrer Probenahmemethoden war es, die Belastung der untersuchten Probe (z. B. Pflanzen, Insekten) zu verringern. Frühere Papiere dokumentierten, dass zerstörerische Verfahren an der Pflanze erforderlich waren, wie das Entfernen blühender Blumen, um den Duft zu sammeln. Neuere Blumenduft-Publikationen von Cancino und Damon7,8 verwendeten ähnliche Methoden. Diese Studie legte die Blumen in Glaskammern und übergab gereinigte Luft über sie; dann wurden Duftstoffe aus der Kammer auf poröse Polymeradsorbentien in klaren Pasteurpipetten absorbiert. Die Düfte wurden während dieser Studie für mindestens zwei Stunden gesammelt. Sadler et al.9 führten blumenflorale Duftstudien an einer epiphytischen Orchidee in Südflorida durch, ähnlich wie die ursprüngliche Studie10. Auch in dieser Studie mussten die Blüten über zwei Stunden lang beprobt werden, um den Duft flüchtig zu sammeln, wobei der Duft auf dem porösen Polymeradsorbent gesammelt wurde. Das Papier hier präsentiert eine zerstörungsfreie Methode, die eine viel schnellere Probenahme ermöglicht, die nur 10 Minuten dauert. Anstelle eines Glaskammerofens werden Auch Backbeutel verwendet, die eine flexiblere Bewegung der Kammer ermöglichen und die Wahrscheinlichkeit von Schäden an den Blüten verringern. Diese Beutel sind in verschiedenen Größen erhältlich, so dass die Option, die Größe des Beutels zu wählen, die leicht einzelne Proben passen, ohne die Probe oder das umgebende Material zu beschädigen. Das in dieser Studie verwendete Adsorbentwart war Tenax Porous Polymer Adsorbent. Dies unterscheidet sich von Porapak, da die Probe zur Analyse thermisch auf die GC-MS-Säule eingespeist werden kann, wodurch die Verwendung eines chemischen Lösungsmittels vermieden wird.
Die Methoden in dieser Studie bieten eine Möglichkeit, schnell Duftflüchtige, die von Blumen produziert werden, zu proben und könnten auch zur Probe von Flüchtigen von anderen Proben wie Insektenpheromone oder Pilzflüchtigen verwendet werden. Die verkürzte Probenahmezeit bedeutet, dass die Probe weniger belastet wird und viele Proben in kurzer Zeit entnommen werden können. Zum Beispiel, in Sadler et al.9, die Blume war nur duftend in der Nacht, so dass nur zwei oder drei Proben pro Nacht gesammelt werden konnte. Mit der Methode hier konnten die ganze Nacht proben in 15-20-Minuten-Intervallen von der gleichen Blume genommen werden. Darüber hinaus kann durch die Verwendung von Säcken anstelle von Glaskammern der Kopfraum leichter für die Probenahme im Feld für die In-situ-Sammlung an gefährdeten oder bedrohten Pflanzenarten aufgehängt werden. Mit der hier vorgestellten Methode konnten wir 1,5 bis 2 Meter über dem Boden Blühen proben. Diese Methoden sind unglaublich nützlich für die Duftsammlung im Labor und auf dem Feld und bieten Forschern eine Probenahmetechnik, die schnell und zerstörungsfrei für die Probe ist.

<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

Düfte vieler Blumenfamilien wurden beprobt und die Flüchtigen analysiert. Das Wissen um die Verbindungen, aus denen die Düfte bestehen, kann ein wichtiger Schritt zur Erhaltung bedrohter oder gefährdeter Blüten sein. Da Blumenduft ist entscheidend für die Anziehung von Bestäubern, Diese Methode könnte verwendet werden, um besser zu verstehen oder sogar die Bestäubung zu verbessern. Wir präsentieren ein Protokoll mit einem tragbaren Kohleluftfilter und Vakuum, um florale Duftflüchtige zu sammeln, die dann von einem GC-MS analysiert werden. Mit dieser Methode können Duftflüchtige mit einer zerstörungsfreien Methode mit einer Maschine, die leicht transportiert werden kann, beprobt werden. Diese Methode verwendet ein schnelles Probenahmeverfahren, bei dem die Probenahmezeit von 2-3 Stunden auf etwa 10 Minuten verkürzt wird. Mit GC-MS können die Duftstoffe individuell identifiziert werden, basierend auf authentischen Standards. Die Schritte zum Sammeln von Duft- und Steuerdaten werden dargestellt, vom Materialaufbau bis zum Sammeln der Datenausgabe.

Repräsentative Daten aus dem GC-MS werden in Abbildung 1als Chromatogramm dargestellt. Neben dem Chromatogramm wird auch eine Datendatei mit Ergebnissen zur Verfügung gestellt (Zusatzdatei 1). Diese Datendatei bietet die Aufbewahrungszeit für jeden Peak (RT) und eine Identifizierung der Verbindung, die dieser Peak ist (Bibliothek/ID). Spitzen zwischen 10:00 und 15:00 Minuten sind florale flüchtige Stoffe, aufgrund des Molekulargewichts der Verbindungen1...

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

Hier präsentieren wir ein Protokoll zum Sammeln der blumigen Duftflüchtige aus blühenden Blüten, mit einem zerstörungsfreien Probenahmeverfahren.

Schnelle Sammlung von floralen Duftflüchtigen mit einer Headspace Volatile Collection Technique für GC-MS Thermal Desorption Sampling

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

Da Blumenduft ist entscheidend für die Anziehung von Bestäubern, Diese Methode könnte verwendet werden, um besser zu verstehen oder sogar die Bestäubung von einheimischen Blumenarten zu verbessern. Bei dieser Methode werden Duftflüchtige mit einer zerstörungsfreien Methode mit einer leicht zu transportierenden Maschine abgetastet. Diese Methode verwendet eine schnelle Probenahme und verkürzt die Probenahmezeit von zwei auf drei Stunden auf 10 Minuten.Diese Methoden bieten eine Möglichkeit, flüchtige Stoffe, die von Blumen produziert werden, schnell zu beproben und könnten auch zur Probe von Flüchtigen von anderen Proben, wie Insektenpheromone, verwendet werden. Um zu beginnen, wählen Sie eine Blume, die zunächst ungeöffnet ist, und markieren Sie die Blume mit Flagging Tape, um eine wiederholte Probenahme der gleichen Blume zu gewährleisten. Ofenbeutel 30 Minuten in Wasser kochen, um Restkunststoffverbindungen zu entfernen.Zum Trocknen im Ofen bei 175 Grad Celsius 60 Minuten backen. Sobald die Säcke getrocknet sind, fügen Sie eine Polypropylen-Schott-Union zu jeder Ecke des geschlossenen Endes der Ofenbeutel hinzu. Alle Beutel und Schläuche mit 75% Ethanol abspülen und an der Luft trocknen lassen.Dann backen Sie die Säcke und die Rohre in einem Ofen bei niedriger Hitze, zwischen 74 bis 85 Grad Celsius für 30 Minuten. Je nach Dauer der Blütezeit, wenn möglich, warten Sie mindestens 24 Stunden nach der Blüte, um die Probe zu sammeln. Bedecken Sie die ausgewählte Blume mit einem Backbacksack.Cinch die Tasche zusammen mit einem Kunststoff-Reißverschluss Krawatte unter der Blume, um unerwünschte Luftfluss in den Beutel zu verhindern. Mit sterilen Neoprenhandschuhen befestigen Sie ein Rohr aus dem Luftauslass des Entnahmegeräts und verbinden Sie es mit einer der Schottenverbände auf dem Ofenbeutel. Befestigen Sie auf der anderen Schott-Union eine Glasfilterpatrone, die poröses Polymeradsorbieren enthält.Befestigen Sie ein zweites Rohr an der Sammeleinrichtung am Vakuumeingang. Schließen Sie das Ende des zweiten Rohres an die glasflüchtige Sammelfilterpatrone an. Schalten Sie sowohl die Luftpumpe als auch das Vakuum gleichzeitig ein und stellen Sie 0,05 Liter pro Minute ein.Der Kopfraum um die Blume ist mit Luft gefüllt, aber nicht überhöht. Das System zieht Luft aus dem Beutel durch den Filter und fängt die floralen Flüchtigen ein. Lassen Sie den Computer 10 Minuten laufen.Und dann schalten Sie sowohl die Luftpumpe als auch das Vakuum aus. Zerlegen Sie die Rohre und die Glasfilterpatrone. Den Filter in eine Glasflasche geben und an einer Kappe verschrauben.Versiegeln Sie die Durchstechflasche mit PTFE-Rohrgewindeband. Bewahren Sie die Probe bis zur GCMS-Analyse in einem Gefrierschrank auf. Wiederholen Sie diesen Vorgang mit einem leeren Ofenbeutel, um eine leere Luftprobe als Kontrolle zu sammeln.Für konsistente Replikationen der gleichen Flüchtigen, wiederholen Sie die Probensammlung zur gleichen Zeit jeden Tag, da einige Blumen im Laufe des Tages unterschiedliche Duftwerte erzeugen. Entfernen Sie zunächst die Glasfilterpatrone aus dem Gefrierschrank und legen Sie sie in ein GCMS im Injektoranschluss. Um Kopfraumflüchtige freizugeben, die auf porösem Polymeradsorbengung aus dem Adsorbens gesammelt werden, erhitzen Sie die wärmende Sammelfalle acht Minuten lang auf 220 Grad Celsius bei einem Strom von Heliumgas bei 1,2 Milliliter pro Minute.Vergleichen Sie Chromatogramme gesammelter Flüchtiger, um häufig wiederkehrende Spitzen zu identifizieren. Nach der Identifizierung der Spitzenflüchtige, verwenden Sie Pherobase, um festzustellen, ob sie zuvor in floralen Düften beschrieben wurden. In dieser Studie werden repräsentative Daten aus dem GCMS als Chromatogramm dargestellt.Spitzen zwischen 10 und 15 Minuten sind blumige Flüchtige. Die gesammelten flüchtigen Stoffe wurden in Pherobase referenziert, um festzustellen, ob sie zuvor in einem floralen Duft beschrieben wurden. Beispielsweise wurde die Verbindung Nummer 21 mit einer Retentionszeit von 10.311 als Benzaldehyd identifiziert.Benzaldehyd ist auf Pherobase durchsuchbar mit einer Liste aller Blütenarten, organisiert nach Pflanzenfamilie, aus der diese Duftverbindung identifiziert wurde. Hier werden die Orchideenarten gezeigt, von denen Benzaldehyd im floralen Duft nachgewiesen wurde. Frühere Methoden dauerten zwei bis vier Stunden pro Probe.Die Verwendung eines Lösungsmittels zum Entfernen der Probe aus dem Filter würde zu einer Lösungsmittelspitze auf dem GCMS führen. Dies würde die Verbindungen von null bis 3,5 Minuten verbergen. Diese Methode ermöglicht es, alle Verbindungen zu sehen.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

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

Ein Rapid-Laser Probing Verfahren erleichtert die Nicht-invasive und berührungslose Bestimmung der Blatt Thermische Eigenschaften

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

Forschung

Biochemie

Mouse Adipose Tissue Collection and Processing for RNA Analysis

Maus Fettgewebe Erhebung und Verarbeitung für die 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

Völlig autonom Charakterisierung und Datenerfassung aus Kristallen von biologischen Makromolekülen

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

Feste serielle Zieldatenerfassung an der 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

Profilierung flüchtiger Verbindungen in schwarzen Johannisbeerfrüchten mittels Headspace-Festphasen-Mikroextraktion gekoppelt an Gaschromatographie-Massenspektrometrie

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 Bakterien: ein Probensammlungs- und Bibliotheksvorbereitungsprotokoll für die NGS-Sequenzierung

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

Routinemäßige Sammlung von hochauflösenden Kryo-EM-Datensätzen mit einem 200-KV-Transmissionselektronenmikroskop

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

Einzelpartikel-Kryo-EM-Datenerfassung mit Stage Tilt unter Verwendung von 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

Konzeption und Aufbau eines Versuchsaufbaus zur Verbesserung der Mineralverwitterung durch die Aktivität von Bodenorganismen

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 ...