Name: profiling volatile compounds in blackcurrant fruit using headspace solid-phase microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry
Uploaded: 2021-06-09T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Profiling Volatile Compounds in Blackcurrant Fruit using Headspace Solid-Phase Microextraction Coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry at JoVE.com

De auteurs bedanken de Servicios Centrales de Apoyo a la Investigación van de Universiteit van Malaga voor HS-SPME/GC-MS metingen. We erkennen de hulp van Sara Fernández-Palacios Campos bij volatiele kwantificering. We bedanken ook de consortiumleden van GoodBerry voor het leveren van het fruitmateriaal.

1. Fruit oogsten
<ol><li>Kweek tussen de 4 en 6 planten per genotype en/of behandeling om te zorgen voor voldoende vruchtmateriaal en variabiliteit.</li>
	<li>Oogst de monsters indien mogelijk op dezelfde datum; als er niet genoeg fruitmateriaal is, verzamel dan monsters die op verschillende data zijn geoogst. OPMERKING: Het wordt aanbevolen dat de oogsttijd (ochtend, middag, middag) ongeveer identiek blijft, aangezien VOC-profielen worden beïnvloed door het dag/ circadiane ritme28,29,30,31....

<ol>
	<li>Klee, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+flavor+of+fresh+fruits:+Genomics,+biochemistry,+and+biotechnology.">Improving the flavor of fresh fruits: Genomics, biochemistry, and biotechnology.</a> New Phytologist. 187 (1), 44-56 (2010).</li><li>Ferr&#227;o, L. F. 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=Genome-wide+association+of+volatiles+reveals+candidate+loci+for+blueberry+flavor.">Genome-wide association of volatiles reveals candidate loci for blueberry flavor.</a> New Phytologist. 226 (6), 1725-1737 (2020).</li><li>Klee, H. J., Tieman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genetics+of+fruit+flavour+preferences.">The genetics of fruit flavour preferences.</a> Nature Reviews Genetics. 19, 347-356 (2018).</li><li>Vallarino, J. 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=Identification+of+quantitative+trait+loci+and+candidate+genes+for+primary+metabolite+content+in+strawberry+fruit.">Identification of quantitative trait loci and candidate genes for primary metabolite content in strawberry fruit.</a> Horticulture Research. 6, 4 (2019).</li><li>Jung, K., Fastowski, O., Poplacean, I., Engel, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+and+sensory+evaluation+of+volatile+constituents+of+fresh+blackcurrant+(Ribes+nigrum+L.)+fruits.">Analysis and sensory evaluation of volatile constituents of fresh blackcurrant (Ribes nigrum L.) fruits.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 65 (43), 9475-9487 (2017).</li><li>Vallarino, J. 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=Genetic+diversity+of+strawberry+germplasm+using+metabolomic+biomarkers.">Genetic diversity of strawberry germplasm using metabolomic biomarkers.</a> Scientific Reports. 8, 14386 (2018).</li><li>Zhang, W., 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=Insights+into+the+major+aroma-active+compounds+in+clear+red+raspberry+juice+(Rubus+idaeus+L.+cv.+Heritage)+by+molecular+sensory+science+approaches.">Insights into the major aroma-active compounds in clear red raspberry juice (Rubus idaeus L. cv. Heritage) by molecular sensory science approaches.</a> Food Chemistry. 336, 127721 (2021).</li><li>Farneti, B., 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=Exploring+blueberry+aroma+complexity+by+chromatographic+and+direct-injection+spectrometric+techniques.">Exploring blueberry aroma complexity by chromatographic and direct-injection spectrometric techniques.</a> Frontiers in Plant Science. 8, 617 (2017).</li><li>Tikunov, Y., 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=The+genetic+and+functional+analysis+of+flavor+in+commercial+tomato:+the+FLORAL4+gene+underlies+a+QTL+for+floral+aroma+volatiles+in+tomato+fruit.">The genetic and functional analysis of flavor in commercial tomato: the FLORAL4 gene underlies a QTL for floral aroma volatiles in tomato fruit.</a> The Plant Journal. 103 (3), 1189-1204 (2020).</li><li>Tieman, D., 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=A+chemical+genetic+roadmap+to+improved+tomato+flavor.">A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor.</a> Science. 355 (6323), 391-394 (2017).</li><li>S&#225;nchez-Sevilla, J. F., Cruz-Rus, E., Valpuesta, V., Botella, M. A., Amaya, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deciphering+gamma-decalactone+biosynthesis+in+strawberry+fruit+using+a+combination+of+genetic+mapping,+RNA-Seq+and+eQTL+analyses.">Deciphering gamma-decalactone biosynthesis in strawberry fruit using a combination of genetic mapping, RNA-Seq and eQTL analyses.</a> BMC Genomics. 15, 218 (2014).</li><li>Kumar, 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=Genome-wide+scans+reveal+genetic+architecture+of+apple+flavour+volatiles.">Genome-wide scans reveal genetic architecture of apple flavour volatiles.</a> Molecular Breeding. 35, 118 (2015).</li><li>Bauchet, 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=Identification+of+major+loci+and+genomic+regions+controlling+acid+and+volatile+content+in+tomato+fruit:+implications+for+flavor+improvement.">Identification of major loci and genomic regions controlling acid and volatile content in tomato fruit: implications for flavor improvement.</a> New Phytologist. 215 (2), 624-641 (2017).</li><li>S&#225;nchez, 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=An+integrative+'+omics'+approach+identifies+new+candidate+genes+to+impact+aroma+volatiles+in+peach+fruit.">An integrative ' omics' approach identifies new candidate genes to impact aroma volatiles in peach fruit.</a> BMC Genomics. 14, 343 (2013).</li><li>Hummer, K. E., Dale, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Horticulture+of+Ribes.">Horticulture of Ribes.</a> Forest Pathology. 40 (3-4), 251-263 (2010).</li><li>Vagiri, M., 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=Phenols+and+ascorbic+acid+in+black+currants+(Ribes+nigrum+L.):+Variation+due+to+genotype,+location,+and+year.">Phenols and ascorbic acid in black currants (Ribes nigrum L.): Variation due to genotype, location, and year.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 61 (39), 9298-9306 (2013).</li><li>Marsol-Vall, A., Kortesniemi, M., Karhu, S. T., Kallio, H., Yang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Profiles+of+volatile+compounds+in+blackcurrant+(Ribes+nigrum)+cultivars+with+a+special+focus+on+the+influence+of+growth+latitude+and+weather+conditions.">Profiles of volatile compounds in blackcurrant (Ribes nigrum) cultivars with a special focus on the influence of growth latitude and weather conditions.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 66 (28), 7485-7495 (2018).</li><li>Varming, C., Petersen, M. A., Poll, L. <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+isolation+methods+for+the+determination+of+important+aroma+compounds+in+black+currant+(Ribes+nigrum+L.)+juice,+using+nasal+impact+frequency+profiling.">Comparison of isolation methods for the determination of important aroma compounds in black currant (Ribes nigrum L.) juice, using nasal impact frequency profiling.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 52 (6), 1647-1652 (2004).</li><li>Andersson, J., von Sydow, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+aroma+of+black+currants+I.+Higher+boiling+compounds.">The aroma of black currants I. Higher boiling compounds.</a> Acta Chemica Scandinavica. 18, 1105-1114 (1964).</li><li>Andersson, J., von Sydow, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+aroma+of+black+currants.+III.+Chemical+characterization+of+different+varieties+and+stages+of+ripeness+by+gas+chromatography.">The aroma of black currants. III. Chemical characterization of different varieties and stages of ripeness by gas chromatography.</a> Acta Chemica Scandinavica. 20, 529-535 (1966).</li><li>Andersson, J., von Sydow, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+aroma+of+black+currants+II.+Lower+boiling+compounds.">The aroma of black currants II. Lower boiling compounds.</a> Acta Chemica Scandinavica. 20, 522-528 (1966).</li><li>Marsol-Vall, A., Laaksonen, O., Yang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+processing+and+storage+conditions+on+volatile+composition+and+odor+characteristics+of+blackcurrant+(Ribes+nigrum)+juices.">Effects of processing and storage conditions on volatile composition and odor characteristics of blackcurrant (Ribes nigrum) juices.</a> Food Chemistry. 293, 151-160 (2019).</li><li>Del Castillo, M. L. R., Dobson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Varietal+differences+in+terpene+composition+of+blackcurrant+(Ribes+nigrum+L)+berries+by+solid+phase+microextraction/gas+chromatography.">Varietal differences in terpene composition of blackcurrant (Ribes nigrum L) berries by solid phase microextraction/gas chromatography.</a> Journal of the Science of Food and Agriculture. 82 (13), 1510-1515 (2002).</li><li>Azzi-Achkouty, S., Estephan, N., Ouaini, N., Rutledge, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Headspace+solid-phase+microextraction+for+wine+volatile+analysis.">Headspace solid-phase microextraction for wine volatile analysis.</a> Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 57 (10), 2009-2020 (2017).</li><li>Vallarino, J. G., Antonio, 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=Acquisition+of+volatiles+compounds+by+gas+chromatography-mass+spectrometry+(GC-MS).">Acquisition of volatiles compounds by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).</a> Plant Metabolomics: Methods and Protocols. 1778, 225-239 (2018).</li><li>Moreira, N., Lopes, P., Cabral, M., Guedes de Pinho, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HS-SPME/GC-MS+methodologies+for+the+analysis+of+volatile+compounds+in+cork+material.">HS-SPME/GC-MS methodologies for the analysis of volatile compounds in cork material.</a> European Food Research and Technology. 242, 457-466 (2016).</li><li>Rambla, J. L., L&#243;pez-Gresa, M. P., Bell&#233;s, J. M., Granell, A., Alonso, J. M., Stepanova, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolomic+profiling+of+plant+tissues.">Metabolomic profiling of plant tissues.</a> Plant Functional Genomics and Protocols, Methods in Molecular Biology. 1284, 221-235 (2015).</li><li>Abbas, F., 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=Volatile+terpenoids:+multiple+functions,+biosynthesis,+modulation+and+manipulation+by+genetic+engineering.">Volatile terpenoids: multiple functions, biosynthesis, modulation and manipulation by genetic engineering.</a> Planta. 246 (5), 803-816 (2017).</li><li>Kolosova, N., Gorenstein, N., Kish, C. M., Dudareva, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+circadian+methyl+benzoate+emission+in+diurnally+and+nocturnally+emitting+plants.">Regulation of circadian methyl benzoate emission in diurnally and nocturnally emitting plants.</a> Plant Cell. 13 (10), 2333-2347 (2001).</li><li>Dudareva, N., Pichersky, E., Gershenzon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemistry+of+plant+volatiles.">Biochemistry of plant volatiles.</a> Plant Physiology. 135 (4), 1893-1902 (2004).</li><li>Borges, R. M., Ranganathan, Y., Krishnan, A., Ghara, M., Pramanik, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=When+should+fig+fruit+produce+volatiles?+Pattern+in+a+ripening+process.">When should fig fruit produce volatiles? Pattern in a ripening process.</a> Acta Oecologica. 37 (6), 611-618 (2011).</li><li>Jarret, D. A., 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=A+transcript+and+metabolite+atlas+of+blackcurrant+fruit+development+highlights+hormonal+regulation+and+reveals+the+role+of+key+transcription+factors.">A transcript and metabolite atlas of blackcurrant fruit development highlights hormonal regulation and reveals the role of key transcription factors.</a> Frontiers in Plant Science. 9, 1-22 (2018).</li><li>Li, B., Lecourt, J., Bishop, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+non-destructive+early+assessment+of+fruit+ripeness+towards+defining+optimal+time+of+harvest+and+yield+prediction-a+review.">Advances in non-destructive early assessment of fruit ripeness towards defining optimal time of harvest and yield prediction-a review.</a> Plants. 7 (1), 3 (2018).</li><li>Ul-Hassan, M. N., Zainal, Z., Ismail, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Green+leaf+volatiles:+Biosynthesis,+biological+functions+and+their+applications+in+biotechnology.">Green leaf volatiles: Biosynthesis, biological functions and their applications in biotechnology.</a> Plant Biotechnology Journal. 13 (6), 727-739 (2015).</li><li>Gaston, A., Osorio, S., Denoyes, B., Rothan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applying+the+Solanaceae+strategies+to+strawberry+crop+improvement.">Applying the Solanaceae strategies to strawberry crop improvement.</a> Trends in Plant Science. 25 (2), 130-140 (2020).</li><li>Gilbert, J. 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=Identifying+breeding+priorities+for+blueberry+flavor+using+biochemical,+sensory,+and+genotype+by+environment+analyses.">Identifying breeding priorities for blueberry flavor using biochemical, sensory, and genotype by environment analyses.</a> PLoS ONE. 10 (9), 0138494 (2015).</li><li>Bueno, M., Resconi, V. C., Campo, M. M., Ferreira, V., Escudero, 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+of+a+robust+HS-SPME-GC-MS+method+for+the+analysis+of+solid+food+samples.+Analysis+of+volatile+compounds+in+fresh+raw+beef+of+differing+lipid+oxidation+degrees.">Development of a robust HS-SPME-GC-MS method for the analysis of solid food samples. Analysis of volatile compounds in fresh raw beef of differing lipid oxidation degrees.</a> Food Chemistry. 281, 49-56 (2019).</li><li>Burzynski-Chang, E. A., 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=HS-SPME-GC-MS+analyses+of+volatiles+in+plant+populations-quantitating+compound+&#215;+individual+matrix+effects.">HS-SPME-GC-MS analyses of volatiles in plant populations-quantitating compound &#215; individual matrix effects.</a> Molecules. 23 (10), 2436 (2018).</li></ol>

Het veredelen van fruitaroma's wordt al lang belemmerd door de complexe genetica en biochemie die ten grondslag liggen aan de synthese van vluchtige stoffen en het gebrek aan technologieën voor een goede fenotypering. Recente ontwikkelingen in metabolomische platforms, gecombineerd met genomische hulpmiddelen, maken het echter eindelijk mogelijk om de metabolieten te identificeren die verantwoordelijk zijn voor de voorkeuren van de consument en om gewassen met een verbeterde smaak te kweken3. Hoe...

Smaak is een essentiële kwaliteitseigenschap voor elk fruit, dat van invloed is op de acceptatie door de consument en dus de verkoopbaarheid aanzienlijk beïnvloedt. Smaakperceptie omvat een combinatie van de smaak- en reuksystemen en is chemisch afhankelijk van de aanwezigheid en concentratie van een breed scala aan verbindingen die zich ophopen in eetbare plantendelen, of in het geval van VOC's, worden uitgestoten door de rijpe vrucht1,2. Terwijl traditionele veredeling zich heeft gericht op agronomische eigenschappen zoals opbrengst en resistentie tegen plagen, is de verbetering van de fruitkwaliteit, inclusief smaak, lang verwaarloosd vanwege de genetische complexiteit en de moeilijkheid om deze kenmerken goed te fenotyperen, wat leidt tot ontevredenheid van de consument3,4. Recente ontwikkelingen in metabolomische platforms zijn succesvol geweest in het identificeren en kwantificeren van belangrijke verbindingen die verantwoordelijk zijn voor de smaak en het aroma van fruit5,6,7,8. Bovendien maakt de combinatie van metabolietprofilering met genomische of transcriptomische hulpmiddelen de opheldering van de genetica die ten grondslag ligt aan de fruitsmaak mogelijk, wat op zijn beurt zal helpen bij het ontwikkelen van nieuwe variëteiten met verbeterde organoleptische kenmerken2,4,9,10,11,12,13,14.
Zwarte bessen (Ribes nigrum) worden zeer gewaardeerd om hun smaak en voedingseigenschappen en worden op grote schaal gekweekt in de gematigde zones van Europa, Azië en Nieuw-Zeeland15. Het grootste deel van de productie wordt verwerkt voor voedingsmiddelen en dranken, die erg populair zijn in de Scandinavische landen, voornamelijk vanwege de organoleptische eigenschappen van de bessen. De intense kleur en smaak van de vrucht zijn het resultaat van een combinatie van anthocyanen, suikers, zuren en VOC's die aanwezig zijn in de rijpe vruchten16,17,18. De analyse van vluchtige zwarte bessen gaat terug tot de jaren 196019,20,21. Meer recent hebben verschillende studies zich gericht op VOS van zwarte bessen, het identificeren van belangrijke verbindingen voor de perceptie van fruitaroma's en het beoordelen van de impact van genotype, omgeving of opslag- en verwerkingsomstandigheden op VOC-inhoud5,17,18,22,23.
Vanwege de vele voordelen is de voorkeurstechniek voor vluchtige profilering met hoge doorvoer HS-SPME/GC-MS24,25. Een silicavezel, bedekt met een polymere fase, wordt op een spuitapparaat gemonteerd, waardoor de adsorptie van de vluchtige stoffen in de vezel mogelijk is totdat een evenwichtsfase is bereikt. Headspace extractie beschermt de vezel tegen de niet-vluchtige verbindingen die aanwezig zijn in de matrix24. SPME kan met succes een groot aantal VOS isoleren die aanwezig zijn in zeer variabele concentraties (delen per miljard tot delen per miljoen)25. Bovendien is het een oplosmiddelvrije techniek die beperkte monsterverwerking vereist. Andere voordelen van HS-SPME zijn het automatiseringsgemak en de relatief lage kosten.
Het succes ervan kan echter beperkt zijn, afhankelijk van de chemische aard van de VOC's, het extractieprotocol (inclusief tijd, temperatuur en zoutconcentratie), monsterstabiliteit en de beschikbaarheid van voldoende vruchtweefsel26,27. Dit artikel presenteert een protocol voor zwarte bessen VOC's geïsoleerd door HS-SPME en geanalyseerd door gaschromatografie in combinatie met een ionenval massaspectrometer. Een evenwicht tussen de hoeveelheid plantaardig materiaal, de stabiliteit van het monster en de duur van de extractie en chromatografie werd bereikt om grote aantallen zwarte bessenmonsters te kunnen verwerken, waarvan sommige in deze studie werden gepresenteerd. In het bijzonder zullen VOC-profielen en/of chromatogrammen van vijf cultivars ('Andega', 'Ben Tron', 'Ben Gairn', 'Ben Tirran' en 'Tihope') als voorbeeldgegevens worden gepresenteerd en besproken. Bovendien is hetzelfde protocol met succes in de praktijk gebracht voor VOS-meting in andere fruitbessensoorten zoals aardbei (Fragaria x ananassa), framboos (Rubusidaeus) en bosbes (Vaccinium spp.).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>10 mL screw top headspace vials</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>10-HSV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>18 mm screw cap Silicone/PTFE</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>18-MSC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL Tube with HDPE screw cap</td>
			<td>VWR</td>
			<td>216-0153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>75002415</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol for HPLC</td>
			<td>Merck</td>
			<td>34860-1L-R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-pentadecane (D32, 98%)</td>
			<td>Cambridge Isotope Laboratories</td>
			<td>DLM-1283-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPME fiber PDMS/DVB</td>
			<td>Merck</td>
			<td>57345-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless grinding jars for TissueLyser</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>69985</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TissueLyser II</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>85300</td>
			<td>Can be subsituted by mortar and pestle or cryogenic mill</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trace GC gas chromatograph-ITQ900 ion trap mass spectrometer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triplus RSH autosampler with automated SPME device</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>1R77010-0450</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water for HPLC</td>
			<td>Merck</td>
			<td>270733-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xcalibur 4.2 SP1</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td>software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

profiling volatile compounds in blackcurrant fruit using headspace solid-phase microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry

Er is een toenemende belangstelling voor het meten van vluchtige organische stoffen (VOS) die door rijpe vruchten worden uitgestoten met het oog op het veredelen van variëteiten of cultivars met verbeterde organoleptische kenmerken en dus om de acceptatie door de consument te vergroten. Metabolomische platforms met hoge doorvoer zijn onlangs ontwikkeld om een breed scala aan metabolieten in verschillende plantenweefsels te kwantificeren, waaronder belangrijke verbindingen die verantwoordelijk zijn voor de smaak van fruit en aromakwaliteit (volatilomics). Een methode met behulp van headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) in combinatie met gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS) wordt hier beschreven voor de identificatie en kwantificering van VOC's die worden uitgestoten door rijpe zwarte bessenvruchten, een bes die zeer wordt gewaardeerd om zijn smaak en gezondheidsvoordelen.
Rijpe vruchten van zwarte bessenplanten (Ribes nigrum) werden geoogst en direct ingevroren in vloeibare stikstof. Na weefselhomogenisatie om een fijn poeder te produceren, werden monsters ontdooid en onmiddellijk gemengd met natriumchlorideoplossing. Na centrifugering werd het supernatant overgebracht in een glazen injectieflacon met natriumchloride. VOC's werden vervolgens geëxtraheerd met behulp van een vaste-fase micro-extractie (SPME) vezel en een gaschromatograaf gekoppeld aan een ionenval massaspectrometer. Vluchtige kwantificering werd uitgevoerd op de resulterende ionchromatogrammen door piekgebied te integreren, met behulp van een specifiek m/z-ion voor elke VOS. Correcte VOS-annotatie werd bevestigd door retentietijden en massaspectra van zuivere commerciële normen te vergelijken die onder dezelfde omstandigheden als de monsters worden uitgevoerd. Meer dan 60 VOC's werden geïdentificeerd in rijpe zwarte bessen die op contrasterende Europese locaties werden geteeld. Onder de geïdentificeerde VOC's kunnen belangrijke aromastoffen, zoals terpenoïden en C6-vluchtige stoffen, worden gebruikt als biomarkers voor de kwaliteit van zwarte bessen. Daarnaast worden voor- en nadelen van de methode besproken, inclusief toekomstige verbeteringen. Verder is de nadruk gelegd op het gebruik van controles voor batchcorrectie en minimalisering van de driftintensiteit.

High-throughput VOC-profilering in een grote reeks fruitgewassen die onder verschillende omstandigheden of locaties worden geteeld of tot verschillende genotypen behoren, is noodzakelijk voor nauwkeurige aromafenotypering. Hier wordt een snel en semi-geautomatiseerd HS-SPME/GC-MS-platform voor relatieve VOC-kwantificering in zwarte bessencultivars gepresenteerd. VOC-detectie en -identificatie waren gebaseerd op een bibliotheek die werd ontwikkeld om bessenfruitsoorten te profileren (tabel 1). Een typisch...

Watch this Scientific Journal Video about Profiling Volatile Compounds in Blackcurrant Fruit using Headspace Solid-Phase Microextraction Coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry at JoVE.com

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

Een headspace vaste fase micro-extractie-gas-chromatografie platform wordt hier beschreven voor snelle, betrouwbare en semi-geautomatiseerde vluchtige identificatie en kwantificering in rijpe zwarte bessenvruchten. Deze techniek kan worden gebruikt om de kennis over fruitaroma te vergroten en cultivars met verbeterde smaak te selecteren voor het doel van veredeling.

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 ...

Het verbeteren van het fruitaroma is een van de belangrijkste doelstellingen in veredelingsprogramma's. Hiervoor hebben we een betrouwbare techniek nodig waarmee we vluchtige componenten in fruit kunnen meten. Deze techniek is snel en semi-geautomatiseerd, waardoor tot 22 monsters per dag kunnen worden gemeten.Bovendien is het relatief goedkoop en vereist het minimale monsterverwerking. Deze methode kan eenvoudig worden toegepast op alle fruitsoorten, zoals economisch belangrijke bessengewassen. Bovendien kan de bibliotheekgrootte van de gedetecteerde verbinding eenvoudig worden vergroot.Voeg om te beginnen één milliliter natriumchlorideoplossing toe aan een buis van vijf milliliter met het ingevroren wadmonster. Schud de buis totdat het monster volledig is ontdooid en gehomogeniseerd. Centrifugeer vervolgens op 5.000 keer g gedurende vijf minuten bij kamertemperatuur.Snijd het uiteinde van de pipetpunt van 1.000 microliter en gebruik deze om over te brengen naar supernatant in het natriumchloridehoudende headspace-bestand. Voeg vijf microliter interne standaard toe aan elk monster dat het headspace-bestand bevat. Plaats het gesloten headspace-bestand in een GC-MS auto sampler, bij kamertemperatuur, voor een geautomatiseerde HS-SPME/GC-MS run, en zorg ervoor dat biologische replicaties niet op opeenvolgende posities in de auto sampler worden geplaatst.Incubeer de headspace-bestanden gedurende 10 minuten bij 52 graden Celsius met agitatie op 17 keer G.Plaats een SPME-apparaat in de injectieflacon om de vezel bloot te stellen aan de headspace en voer VOC-extractie uit gedurende 30 minuten bij 50 graden Celsius met agitatie op 17 keer G.Introduceer de vezel gedurende één minuut in de injectiepoort bij 250 graden Celsius in splitless-modus voor vluchtige desorptie. Reinig vervolgens de vezel in een SPME-reinigingsstation met stikstof gedurende vijf minuten bij 250 graden Celsius. Analyseer VOC's met een gaschromatograaf gekoppeld aan een ionenval massaspectrometer zoals beschreven in het detectiehandschrift.Open raw GC-MS-profielbestanden. Om verbindingen te identificeren, vergelijkt u de retentietijden, massaspectra en Kovats lineaire retentie-indexen met retentie-indexen verkregen uit authentieke standaarden. Annoteer voor elke commerciële standaard de retentietijd in de meest voorkomende massa om ionen op te laden.Selecteer vervolgens een specifiek M door Z-ion voor elke VOC. Bereken het piekoppervlak van elke VOC ten opzichte van dat van de interne standaard om instrumentele variatie en intensiteitsdrift te minimaliseren. Voor batcheffectcorrectie normaliseert u het VOC-piekgebied van elk monster tot het overeenkomstige piekgebied in het controlemonster dat in dezelfde run is geanalyseerd.Een rijp zwartbessenfruit vluchtig totaal ionchromatogramprofiel verkregen door HS-SPME/GC-MS identificeerde 63 VOS die behoren tot esters, aldehyden, alcoholen, ketonen, terpenen en furanen op basis van een bibliotheek die is ontwikkeld om bessenfruitsoorten te profileren. Enkele van de meest voorkomende waargenomen pieken komen overeen met twee monoterpenen, linalool en terpineol, en twee C6-verbindingen, 2-hexenaal en 3-hexenaal. Massaspectra verkregen uit zwarte stroomprofielen in hun vergelijking met spectra van zuivere commerciële standaarden worden getoond voor 2-Hexenaal en terpineol.PCA van de VOC-profielen van vier verschillende zwarte stroom cultivar, toonde aan dat de omgeving een sterke invloed heeft op vluchtige inhoud, omdat PC1 monsters scheidt op basis van hun locatie. Het effectieve genotype kan worden waargenomen met PC2, omdat Ben Tirran duidelijk gescheiden is van de resterende cultivars. Het relatieve gehalte aan linalool en 2-hexenaal in de vier beoordeelde zwarte stroom cultivar bevestigt dat het linaloolgehalte over het algemeen hoger was in Polen dan in Schotland, terwijl 2-hexenaal de tegenovergestelde trend vertoonde.Het aandeel linalool was het hoogst in Ben Tirran cultivars, in dat van 2-Hexenal was het hoogst in Ben Tron cultivars. Het is belangrijk om te beginnen met bevroren materiaal, vermalen tot een fijn poeder om een goede vluchtige extractie te garanderen. Eenmaal geëxtraheerd, moet het monster zo snel mogelijk in de automatische sampler worden geplaatst.Deze methode kan worden gecombineerd met een ander metabolisch platform om andere belangrijke metabolische te identificeren, voor voedselsmaak of voedingswaarde, om variëteiten met verbeterde organoleptische kenmerken te fokken.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Sheathless Capillary Electrophoresis&#8211;Mass Spectrometry for Metabolic Profiling of Biological Samples

Sheathless Capillary ElectrophoresisÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œMass Spectrometry for Metabolic Profiling of Biological Samples

Sheathless capillaire elektroforese-massaspectrometrie voor metabole of Biological Samples

In metabolomics, a wide range of analytical techniques is used for the global profiling of (endogenous) metabolites in complex samples. In this paper, a ...

Resolving Affinity Purified Protein Complexes by Blue Native PAGE and Protein Correlation Profiling

Het oplossen van Affiniteit gezuiverde eiwit complexen door Blue inheemse PAGE en Protein Correlatie Profiling

Most proteins act in association with others; hence, it is crucial to characterize these functional units in order to fully understand biological ...

A Tandem Liquid Chromatography&#8211;Mass Spectrometry-based Approach for Metabolite Analysis of Staphylococcus aureus

A Tandem Liquid ChromatographyÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œMass Spectrometry-based Approach for Metabolite Analysis of Staphylococcus aureus

Een vloeistofchromatografie tandem-massaspectrometrie gebaseerde benadering voor metabolietanalyse van<em&gt; Staphylococcus aureus</em

In an effort to thwart bacterial pathogens, hosts often limit the availability of nutrients at the site of infection. This limitation can alter the ...

Deep Proteome Profiling by Isobaric Labeling, Extensive Liquid Chromatography, Mass Spectrometry, and Software-assisted Quantification

Diepe Proteoom profilering door isobaar Labeling, uitgebreide vloeistofchromatografie, massaspectrometrie en Software-bijgewoonde kwantificering

Many exceptional advances have been made in mass spectrometry (MS)-based proteomics, with particular technical progress in liquid chromatography (LC) ...

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

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 ...

Nitropeptide Profiling and Identification Illustrated by Angiotensin II

Nitropeptide profilering en identificatie geïllustreerd door angiotensine II

Protein nitration is one of the most important post-translational modifications (PTM) on tyrosine residues and it can be induced by chemical actions of ...

Absolute Quantification of Cell-Free Protein Synthesis Metabolism by Reversed-Phase Liquid Chromatography-Mass Spectrometry

Absolute kwantificering van de Celvrije eiwitsynthese metabolisme door omgekeerde fase vloeistofchromatografie-massaspectrometrie

Cell-free protein synthesis (CFPS) is an emerging technology in systems and synthetic biology for the in vitro production of proteins. However, if CFPS is ...

Label-Free Immunoprecipitation Mass Spectrometry Workflow for Large-scale Nuclear Interactome Profiling

Label-vrije Immunoprecipitation massaspectrometrie workflow voor grootschalige nucleaire interactome profilering

Immunoaffinity purification mass spectrometry (IP-MS) has emerged as a robust quantitative method of identifying protein-protein interactions. This ...

Quantitative Analysis of the Cellular Lipidome of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

Quantitative Analysis of the Cellular Lipidome of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

Kwantitatieve analyse van de cellulaire lipidoom van Saccharomyces Cerevisiae met behulp van vloeibare chromatografie in combinatie met tandem massaspectrometrie

Lipids are structurally diverse amphipathic molecules that are insoluble in water. Lipids are essential contributors to the organization and function of ...

Untargeted Liquid Chromatography-Mass Spectrometry-Based Metabolomics Analysis of Wheat Grain

Ongerichte vloeibare chromatografie-massaspectrometrie-gebaseerde metabolomics analyse van tarwekorrel

Understanding the interactions between genes, the environment and management in agricultural practice could allow more accurate prediction and management ...