JoVE Journal > Environment
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
环境科学

תפוקה גבוהה, פרוטוקול Microscale על ניתוח של עיבוד פרמטרים ועל איכויות תזונתיות ב תירס (זיה מייז ל')

Published: June 16, 2018
doi:
10.3791/57809
, , , , ,
1Department of Crop Sciences,University of Illinois at Urbana-Champaign, 2Department of Agricultural and Biological Engineering,University of Illinois at Urbana-Champaign

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול microscale עבור עיבוד התבואה דגימות, שילוב גישה microscale זו צינור אנליטי תפוקה גבוהה. זה הוא עיבוד תפוקה גבוהה יותר של הפרוטוקולים הזמינים כרגע.

Abstract

תירס הוא חיתוך תבואה החשובים בארצות הברית ובעולם. עם זאת, גרעיני תירס חייב להיות מעובד לפני למאכל אדם. יתר על כן, דגנים מלאים הלחנה ועיבוד מאפיינים משתנים בין כלאיים תירס, יכולים להשפיע על איכות המוצר המעובד הסופי. לכן, על מנת לייצר מוצרים בריאים יותר מזון מעובד של תירס, זה צורך לדעת כיצד לייעל עיבוד פרמטרים עבור קבוצות מסוים של germplasm לקחת בחשבון את ההבדלים המאפיינים הלחנה ועיבוד תבואה. זה כולל להבין עד כמה עדכני טכניקות עיבוד להשפיע על האיכות התזונתית של המוצר הסופי מזון מעובד טוב יותר. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול microscale מדמה את צינור עיבוד כדי לייצר הקורנפלקס של שיבולת שועל מתקלף גדולים וגם מאפשרת עיבוד של דגימות תבואה מרובים בו-זמנית. גרגרי הדגנים מתקלף, המוצרים המעובדים ביניים, או המוצר המעובד הסופי, כמו גם את התבואה תירס עצמה, ניתן לנתח לתוכן התזונה כחלק צינור אנליטי תפוקה גבוהה. פרוצדורה זו פותחה במיוחד עבור השתלבות תכנית מחקר גידול תירס, שניתן יהיה לשנותה לגידולים דגנים אחרים. אנו מספקים דוגמה של הניתוח של חומצה ferulic לא מסיס מכורך ותוכן חומצה p-coumaric בתירס. הדגימות נלקחו חמש שלבי עיבוד שונים. נדגים כי דגימה יכולה להתקיים בשלבים מרובים במהלך microscale עיבוד, כי הטכניקה לעיבוד יכול להיות מנוצל בהקשר של תירס מיוחדים רבייה בתוכנית, וכי, בדוגמה שלנו, רוב התוכן תזונתי אבוד במהלך עיבוד מוצר מזון.

Introduction

תירס (זיה מייז ל’) הוא היבול דגנים מעובדים נרחב ביותר של ארצות הברית1. בשנת 2016, הוקדשו 71.12 מיליארד ק ג (2.8 מיליארד מהזרים) תירס למאכל אדם2, ומציין את החשיבות של תירס בתזונה אמריקאי. אחד היתרונות הגדולים של גרעיני תירס הוא שזה מצרך זול יחסית, אבל הוא גם מכיל פיטוכימיקלים מועילות כגון phenolics, חומצות שומן בלתי רוויות, חלבון3. ככזה, מוצרי מזון מבוסס תירס עשוי להיות מקורות זולים יחסית של פיטוכימיקלים מועיל עבור בני אדם.

עם זאת, תירס חייב להיות מעובד לפני למאכל אדם. כתוצאה מכך, פעילויות עיבוד לעתים קרובות להשפיע על הערך התזונתי של המוצר הסופי מזון מעובד4. למשל, במהלך הייצור של והצטיידו ודגנים מוכן לאכול ארוחת בוקר (קרי, דגנים קרים), תירס גרעינים יבשים פיקנטיים לייצר גדול גריסים מתקלף. במהלך הטחינה יבש, סובין של נבט פיזית מוסרות, עוזב רק חומר האנדוספרם. מאז פיטוכימיקלים רבים ממוקמים בעיקר את הסובין או הנבט (למשל, phenolics, חומצות שומן בלתי רוויות, בהתאמה), זה עלול לגרום ירידה משמעותית הערך התזונתי של מוצר מזון מעובד4. לעומת זאת, שלבי עיבוד במורד הזרם עשוי לשפר את הערך התזונתי. למשל, טכניקות עיבוד מוצר מזון רבים כוללים בישול, אפיה או מרים כוסית? לכבוד. הלחצים תרמי נתקלה במהלך שלבים אלה עשוי לשפר את הביולוגית של פיטוכימיקלים מועיל5.

מדעי המזון, פרספקטיבה לתזונה אנושית, מעניין לדעת איך עיבוד משפיע לא רק הערך התזונתי של מוצרי מזון מעובד אלא, foreseeably, גם כמה התאמות כדי עיבוד פרמטרים עשוי להשפיע חישה אחרים תכונות, כולל צבע, מרקם וטעם. פרוטוקול המאפשר תכונות כאלה להיות במעקב במהלך עיבוד יכול לשמש כדי לבחור זני תירס לשיפור המוצר הסופי מזון תירס מעובד. שני המכשולים העיקריים כדי לנתח מאפיינים כאלה בעבר היו הסולם ואת התפוקה של הפרוטוקולים הזמינים. למשל, במהלך הייצור של דגני בוקר למעבדה, מהיר, קולדוול6 הציע את השימוש 45.4 ק ג של שיבולת שועל מתקלף גדול. אוסף של שיבולת שועל מתקלף גדול העולה בהרבה על כמות גדולה גריסים מתקלף או גדול מתקלף חצץ חומרים7 זה ניתן להפיק ניסויי שדה מגרש קטן האופייניים בצמח בתוכניות רביה. לפיכך, הפיתוח של פרוטוקול המעבדה microscale לייצור מוצרי מזון מעובד עשוי לאפשר (1) צמח מגדלים זנים תירס עבור תכונות חושית וההתפתחותיים בעלי חשיבות מעבדי מזון ומעבדים (2) כדי לשפר את עיצוב ביעילות ולבדוק אסטרטגיות עיבוד חלופיות.

כתב יד זה, אנו מתארים שינוי תפוקה גבוהה של microscale עיבוד פרוטוקול המתואר Kandohla8 שבה השתמשת כדי להפיק דגנים קלויים מחומרים אומץ גדול מתקלף. אנו מציגים את התוצאות של ניסוי דוגמה בשימוש פרוטוקול עיבוד זה ללמוד את העודף בחומצה ferulic לא מסיס מכורך וחומצה p-coumaric בתירס. מטרותינו במחקר הספציפי הזה היו כדי לקבוע (1) כיצד התוכן חומצה בעל תאים פנוליים תירס השתנה במהלך הייצור של דגני בוקר מוכנה לאכול, (2) בשלבים אילו עיבוד ששינויים אלה התרחשו, (3) אם כל אחד שלנו ניסיוני מכוניות היברידיות הגיבו באופן שונה עיבוד מדגיש פרוטוקול זה יכול להיות משולב עם פרוטוקולים תפוקה גבוהה כימיה אנליטית לניתוח יעיל של תכונות תזונתיות. פרוטוקול זה יכול גם להיות מותאם כדי לחקות את הייצור של מוצרי מזון מעובד תירס או מוצרי מזון מעובד המופקים דגנים אחרים אחרים.

Protocol

1. לייצר גריסים מבושלים המקום של 15 ליטר סיר לחץ-פלטה חשמלית שימורים. להוסיף 1 ליטר של מי ברז לתוך סיר הלחץ שימורים חום 100 מעלות צלזיוס. בעוד המים מחממת, מקום מדגם 100 גרם גריסים מתקלף תעשייתי או חצץ מתקלף חומר (12% תכולת לחות, בסיס רטוב)7 בצנצנת שימורים של 1 ליטר.הערה: תוצאות מחקר זה נציג מבוססים על החומרים חצץ מתקלף המיוצר על ידי מאקה. et al. 9 באמצעות סולם מעבדה יבש פרוטוקול הטחינה שתואר על ידי ראש. et al. 7 להוסיף מלח סוכר פתרון בהיקף של 200 מ של מים מזוקקים, מלח דור 2, 6 גרם גרגירי סוכר לבן, תמצית נוזלית מאלט דור 2.הערה: מספר דוגמאות ניתן לנתח מיד, למרות המספר המדויק של דגימות יהיה תלוי בגודל של סיר הלחץ שימורים. מערבבים את הפתרון עם החומר חצץ מתקלף באמצעות כוס זע רוד. לאחר המים בסיר לחץ שימורים מתחיל לרתוח, להוסיף 1 ליטר של מי ברז כדי לקרר את המים בסיר לחץ שימורים. מקם את הצנצנות שימורים סיר הלחץ שימורים כזה הם קו מקביל אחד מהשני, מן הקיר של סיר הלחץ שימורים. איור 1: המיקום של שימורים צנצנות של שימורים סיר הלחץ. צנצנות קנינג יוצב קו מקביל אחד מהשני, ומהצדדים של סיר הלחץ שימורים כדי להבטיח אפילו בישול וכדי למנוע נזק שימורים וצנצנות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. לאפשר להם להגיע פרונקל מתגלגל. מניחים את המכסה על סיר הלחץ שימורים. מבשלים גרגרי שיבולת שועל מתקלף גדולים או מתקלף חצץ חומר בבית 15 psi ה’ אחד אפשר סיר הלחץ שימורים מגניב, ירד הלחץ לחלוטין לפני הפתיחה. הסר את המכסה של סיר הלחץ שימורים באמצעות כפפות חום עמיד. הסר את הצנצנות שימורים סיר הלחץ שימורים באמצעות מלקחיים. הנח את הצנצנות על משטח חום עמיד.הערה: ובמוצר ביניים בשלב זה היא בישלה גרגרי שיבולת שועל אם משתמש בחומרים חצץ מתקלף כמו המיוצר באמצעות פרוטוקול שתואר על ידי ראש. et al. 7 , להסיר חומר שאינו האנדוספרם עם מרית לאחר בישול. אם משתמש תעשייתי גריסים מתקלף, לדלג על שלב זה. איור 2: הסרת חומר שאינו האנדוספרם. () Cooked אומץ לטעום לפני הסרת חומר שאינו האנדוספרם עלתה לפסגה בזמן בישול (b) Cooked חצץ מדגם לאחר הסרת חומר שאינו האנדוספרם. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. מקום 30 גר’ שיבולת שועל מבושלת (לכל דגימה מעובד) בסירה שוקלים ויבש בתנור ב 65 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות. לאחר הייבוש, לטחון את הדגימה מבושלות חצץ כדי אבקה באמצעות מפעל קפה ולאחסן במקום קריר יבש לניתוח phenolics. 2. לייצר אפוי גרגרי שיבולת שועל מקם את הנותרים בישלה גרגרי שיבולת שועל על גיליון האפייה מרופדת בנייר כסף. כדי לשפר את התפוקה, אופים במקביל בשתי הדגימות. כדי לעשות זאת, ליצור שתי סירות נייר אפיה. פעולה זו מבטלת את האפשרות של זיהום צולב בין הדגימות. איור 3: המיקום של גריסים מבושלים על אפיה. שני מדגמים שונים חצץ מבושלות מוצבים בודדים רדיד סירות על מגש אפייה לפני האפייה. הסירות מסומנות עם סרט ירוק בתמונה. זה גדל את התפוקה של הפרוטוקול בזמן גם זיהום צולב הבטחת לא התרחש. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. מקם את האפייה המכיל בשתי הדגימות בתנור מחומם מראש הסעה ב 107.2 ° C (225 ° פ’) למשך 50 דקות. מערבבים את הדגימות לאחר 25 דקות של אפייה כדי להבטיח אפיה בכלל. בסוף מינימום 50 תקופת זמן, להסיר את האפייה המכיל קודם בשתי הדגימות ולאפשר להתקרר בטמפרטורת החדר למשך 30 דקות. בסוף תקופת הצינון, לקחת דגימה 30 g מהמוצר ביניים גריסים אפוי. מקם את הדוגמית הזו. סירה שוקלים בתנור ב 65 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות. לאחר הייבוש, לטחון את הדגימה אפוי חצץ כדי אבקה באמצעות טחנת הקפה חנות לניתוח phytochemical. 3. מייצרים את המוצר הסופי קורנפלקס קלוי גליל גרגרי הדגנים אפוי באמצעות מכבש טורטילה. להסיר את הנותרים אפוי שיבולת שועל מתוך קערה אפיה מרופדת בנייר כסף ומניחים אותם על פיסת נייר אפייה כ- 1 מ’ אורך.הערה: כדי להגדיל את התפוקה, מומלץ לקפל נייר הפרצ’מנט length-wise לתוך כיס. פעולה זו מקטינה את הכמות לדוגמה איבד מתגלגל בשלב הבא. לאט לאט להאכיל את הדגימה חצץ אפוי בכיס באמצעות מכבש טורטילה. להיות זהירים כדי למנוע התכווצות אצבעות בעיתונות. איור 4: נרתיק נייר הפרצ’מנט. () הקלף נייר מקופל לאורכם. (b) הצד הארוך, פתוח של המשקה הוא מקופל מעל. (ג) כל צד מקופל מעל שוב בזווית של 10 °. (ד) הצד הקצר, פתוח של המשקה הוא מקופל מעל. זה יהיה הצד של נרתיק זה מוזן דרך העיתונות טורטילה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. חותכים את התגלגל אפוי גריסים לריבועים 2.5 ס”מ x 2.5 ס”מ (1,2). השתמש בכלי כגון בחותך פיצה גזור/להבקיע הבצק מגולגל באמצעות נייר הפרצ’מנט. איור 5. חיתוך וקובצו פתיתי בצק. הבצק מגולגל הוא הבקיע דרך נייר הפרצ’מנט. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. לפתוח נייר הפרצ’מנט ולאפשר את גלגול, לחתוך, אפוי גריסים לייבוש בטמפרטורת החדר במשך 12 שעות. כדי להגדיל את התפוקה, לאחסן את דגימת יבשים סירה מכוסה בנייר כסף משקל בטמפרטורת החדר עד דגימות מרובים (בדרך כלל 24 שעות או יותר) מוכן עבור מרים כוסית? לכבוד. מחממים מראש תנור הסעת חום עד 204.4 ° צלזיוס (400). מניחים את הדגימה פתית untoasted מיובשים על פנצ’ר אפיה. מורחים את הדגימה כך חופפים מינימלי של המדגם מתרחשת. פעולה זו מבטיחה אפילו מרים כוסית? לכבוד. המקום המדגם בתנור עבור s 60 – 90 עד שהוא מגיע תקין צבע (ראה איור 6). איור 6: לתקן צבע הסופי דגני תירס קלוי. הקורנפלקס בצד שמאל של התמונה היו קלוי עבור משך הזמן המתאים. הקורנפלקס בצד ימין של התמונה היו קלוי במשך זמן רב מדי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. לאפשר את הדגימה כדי להתקרר למשך כ- 5 דקות בטמפרטורת החדר. זה מניב דגני הבוקר עוד קלוי הסופי. לטחון את הדגימה קורנפלקס קלוי לתוך אבקה באמצעות מפעל קפה. 4. phytochemical וסטטיסטיים ניתוחים הערה: בהתאם על בדיוק phytochemical של עניין לרשות החוקרים, ציוד מעבדה אנליטית פרוטוקולים אלה עשויים להשתנות. לקבוע phytochemical תוכן באמצעות פרוטוקול כמו זה שמתואר. בדלי-Wilmsmeyer et al. עקוב אחר כל נהלי בטיחות הניתנים הפרוטוקולים. ניתוח נתונים באמצעות מודל סטטיסטי המתאים.הערה: הנתונים לדוגמה אלה נותחו באמצעות מגרש המפוצל RCBD שבו כל המזימה היחידה היה השדה מגרש מן התבואה אילו היה לקצור, יחידת מהעלילה המשנית היה השלב עיבוד. הבדיקות נערכו הליך מעורב של שיוכי אבטחה (גרסה 9.3), דמויות הופקו ב- R.

Representative Results

פרוטוקול זה מותר לניתוח מדגם, תזונתי של מוצר מזון תירס מעובד, קורנפלקס, החל גדול מתקלף שיבולת שועל והמשך דרך שלבים ביניים של עיבוד ועד למוצר סופי. פרוטוקול זה היה יחד עם פרוטוקול שתואר על ידי ראש. et al. 7 כדי לייצר רכיבים חצץ מתקלף מדגימות תבואה היברידית. לכן, מידע לגבי התוכן תזונתי של דגימות היברידית נותח בבית כל התבואה, גדול מתקלף חצץ, מבושל חצץ, אפוי חצץ, ומוצגים לשלבי העיבוד קורנפלקס קלוי. ללא קשר זנים היברידית תחת הערכה, רוב לא מסיס מכורך ferulic חומצה חומצה p-coumaric הוסר במהלך הטחינה יבש (איור 7). ירידה נוספת לא מסיס מכורך חומצה ferulic, חומצה p-coumaric אירעה במהלך הבישול. הירידה חומצה ferulic לא מסיס מכורך והתוכן p-coumaric חומצה ציין במהלך הבישול יכול להיות בגלל ההסרה של כמות קטנה של חומר שאינו האנדוספרם נשארו בחומר אומץ גדול מתקלף. מרובה מידת החופש ניגודים ציינו כי חומצה ferulic והן תוכן חומצה p-coumaric נותר יציב לאורך כל השארית של עיבוד, ללא קשר ההיברידית (טבלה 1). יתר על כן, הדירוג ההתחלתי של הזנים היברידית מבחינת תוכן מאוגד לא מסיס ferulic חומצה שלהם ותוכן חומצה p-coumaric היו לא מעיד על הדירוג של היברידים רבים בשלב עיבוד סופי (טבלה 2 , איור 8). במילים אחרות, התוכן הראשוני בליבת כל איננה מעידה על היברידי אשר הניע את הכי לא מסיס מכורך ferulic חומצה או חומצה p-coumaric בסוף העיבוד. לכן, על מנת ללמוד את תכונות גנטיות שבבסיס המאפיינים התזונתי של מוצרי מזון מעובד, יש להשתמש microscale תהליכים ללמוד גרעיני תירס. איור 7: שינוי בתוכן חומצה בעל תאים פנוליים לא מסיס מכורך במהלך עיבוד. () שינוי בחומצה ferulic לא מסיס מכורך תוכן במהלך העיבוד. (b) שינוי בחומצה p-coumaric לא מסיס מכורך תוכן במהלך העיבוד. שבוע: כל ליבה, FG: חצץ מתקלף, CG: מבושל חצץ, BG: אפוי חצץ, ל: קלוי קורנפלקס. נקודות צבע שונים מייצגים הכלאות שונות. איור שפורסם במקור המידע משלימה של. בדלי-Wilmsmeyer et al. 4 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 8: אינטראקציה עם העלילה של אינטראקציה הבמה היברידית-מאת-עיבוד- () אינטראקציה חלקה עבור תוכן מאוגד לא מסיס ferulic חומצה. (b) אינטראקציה העלילה לא מסיס מכורך התוכן חומצה p-coumaric. הקווים מצטלבים מציינים אינטראקציה של שינוי-של-דרגה, כלומר כי החומצה ferulic לא מסיס מכורך וגם התוכן p-coumaric לא מסיס מכורך חומצה של דגני הבוקר עוד קלוי הסופי יכול להיות החזוי בהתבסס על התוכן הראשוני של האלה פיטוכימיקלים בליבת שלם. שבוע: כל ליבה, FG: מתקלף חצץ, ל: קלוי קורנפלקס. איור שפורסם במקור המידע משלימה של. בדלי-Wilmsmeyer et al. 4 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. חומצה Ferulic חומצה p-Coumaric היברידית F-ערך p-ערך F-ערך p-ערך B73xMO17 0.07 0.93 0.34 0.72 B73xPHG47 0.02 0.98 0.61 0.55 LH1xMO17 0.08 0.93 0.14 0.87 PHJ40xLH123HT 0.32 נקודות 0.73 0.74 0.48 PH207xPHG47 0.15 0.86 ולגובה 0.24 0.79 PHJ40xMO17 0.01 0.99 0.31 0.74 PHG39xPHZ51 0.06 0.94 0.07 0.93 טבלה 1: מרובה מידת החופש ניגודים בדיקות ההבדל בתוכן חומצה בעל תאים פנוליים לא מסיס מכורך גרגרי הדגנים מבושל, אפוי גריסים, קלוי קורנפלקס. חומצה Ferulic חומצה p-Coumaric F-ערך ערך-p F-ערך ערך-p מכוניות היברידיות 7.15 0.001 8.7 < 0.001 זוג קרובי המשפחה. 4.07 0.007 6.57 < 0.001 הערה: כל שנה על ידי-גנוטיפ-מאת-עיבוד הבמה intereactions היו בלתי-משמעותיים בα = 0.05. טבלה 2: למשמעות של גנוטיפ-מאת-עיבוד הבמה אינטראקציה. פרוטוקול שלב מידע חיוני פתרון בעיות המלצות תפוקה גבוהה 1.2 ו- 1.6 המושבים משתי פעולות אלה מאפשר המים להיות מחומם מבלי לשבור את הצנצנות שימורים. נה החימום של חצי המים לפני התוספת של הצנצנות שימורים מגדיל את התפוקה. 1.4 נה נה מראש למדוד מרכיבים.  סכום מסוים עבור צנצנת אחת, אז להכפיל את אמצעי האחסון או המסה של המרכיבים הדרושים לפי מספר צנצנות בשימוש בשלב 1.4.2. מחלקים את התערובת המתקבלת באופן שווה בין הצנצנות שימורים. הערה 1.4 אל תאפשר צנצנות לגעת בקצה שימורים סיר לחץ או אחד את השני. הם ישברו, דוגמת יאבדו. נה נה 1.9 ו- 1.10 המים אמורים להגיע פרונקל מתגלגל לפני בישול. אם שיבולת שועל לא מבושלת ביסודיות לאחר h אחד, אז בדוק כדי לוודא את הלחץ היה משקל מוגדר 15 psi, כי המים מגיע פרונקל מלאה לפני המכסה מושם על סיר הלחץ שימורים העצר מוגדר. נה 1.13 להסיר את החומר הלא-האנדוספרם שצף למעלה בזמן בישול.  זה להטות תוצאות phytochemical אם במדגם. אם חומר שאינו האנדוספרם לא יעלו למעלה. במהלך הבישול, ואז גרגרי הדגנים לא מבשלים thorougly.  ראה מידע לגבי שלבים 1.9 ו- 1.10. נה 1.15, 2.4 ו- 3.7 לטחון הדגימה כדי אבקה. אם ניתוחים phytochemical אינם מופיעים לעבודה, ודא כי המדגם כבר קרקע כדי אבקה כזה כי יש שטח פנים גדול יותר חשופים ממיסים. נה 2.1 אל תאפשר דגימות לגעת אחד בשני.  הם יהפכו שזוהמו קרוס. נה אופים בשתי הדגימות בו-זמנית על-ידי הפיכת סירות נייר בודדים עבור אותם בגיליון בישול. 2.2.1 מערבבים את הדגימה לאחר 25 דקות כדי להבטיח אפיה בכלל. אם המדגם אינו מופיע כדי אופה באופן אחיד, מוסיפים במרווחים תכופים יותר (למשל כל 15 דקות). נה 3.1 מקם את הבצק האפוי חצץ כיס נייר הפרצ’מנט.  פעולה זו מבטיחה מדגם לא יאבדו במהלך דחופים. אם לדוגמה מתחיל לצאת בסוף התיק נייר קלף, להפוך את התיק יותר. . מצאנו שאת 1 מ’ הופיע כדי להספיק. נה 3.2 להשאיר את כיס נייר קלף סגור. אם הכלי חיתוך חתכים דרך נייר הפרצ’מנט, להשתמש בכלי יותר. מצאנו כי בחותך פיצה היה הכלי הטוב ביותר עבור חיתוך גרגרי הדגנים אפוי לריבועים.  אנחנו לא לחתוך נייר הפרצ’מנט באמצעות כלי זה, אך גרגרי הדגנים אפוי עדיין היו מסוגלים לחתוך מהר מאוד לריבועים. 3.5 להיות מאוד נוח עם הצבע, להכין טוסט במשך זמן רב מדי. אם המדגם הופך כהה מדי, להפחית את כמות הזמן להתרגל לחיים. לאחסן מספר דוגמאות חצץ מיובשים האפייה סירות שוקלים מכוסה בנייר כסף בודדים עד מספר דוגמאות מוכנות מרים כוסית? לכבוד. טבלה 3: עניינים שלבים קריטיים, שלבים לפתרון בעיות והמלצות.

Discussion

שינויים בתוכן התזונתי של מוצרי מזון מבוסס תירס במהלך עיבוד סביר בשל הסרת רכיבים רווח של מתח תרמי5,10. עם זאת, בדיוק כיצד עיבוד משפיעה על רכיבים תזונתיים שונים היו נחקרו בהרחבה יחסית קטן לפני התפתחות זו פרוטוקול4,8. יתר על כן, בשל היקף גדול ברוב הפרוטוקולים מעבדה לעיבוד, לעיתים קרובות עברו אפשרי ללמוד את בסיס גנטי של מאפייני חושית ועל תזונה גרעיני תירס8. כאן, אנו מציגים שיטה מעבדה microscale לימוד תכונות חושית וההתפתחותיים של תירס במהלך עיבוד מוצר מזון.

פרוטוקול זה מותר שהדגימה תתרחש בשלב חצץ מתקלף, אחרי הבישול, לאחר האפייה, ואחרי כוחות גזירה נתקלה במהלך מתגלגל. לפיכך, עם ניתוח נוסף של תירס שנקטפו תבואה, הפרוטוקול מקלה על הניתוח של המצע בשלב ההתחלתי, וכן מזון הסופי המוצר, מתווך שלבי עיבוד התירי שינויים בהרכב הקשורות לתזונה. תכונה זו מפתח של הפרוטוקול מאפשר תכונות חושית וההתפתחותיים שינותח במהלך עיבוד תוך גם מתן אפשרות החוקר לבחור אילו פרוטוקולים כימיה אנליטית לשימוש עבור ניתוחים הספציפיים האלה. תכונת מפתח נוספת של פרוטוקול זה הוא היעילות של הפרוטוקול microscale. ראשית, פרוטוקול זה משתמש מדגם קטן, המתאים במפעל רבייה הגדרה (טבלה 3). ק ג אחד של תבואה נטו כדי לייצר כ 0.3 ק ג של המרכיבים חצץ מתקלף גדולים, ועל בערך שליש כוח הסבל מתקלף גדול המרכיבים המיוצר היו נחוצים לצורך עיבוד. שנית, פרוטוקול זה מותרת עבור עיבוד מעבדה של 16 דוגמאות ליום, שזה הרבה יותר יעיל מאשר בפרוטוקול הקודם נדרש מדגם גדולים גדלים6.

פרוטוקול זה יכול בקלות להיות שונה כדי לחקות את הייצור של מוצרי מזון מעובד תירס. למשל, גריסים מתקלף גדולים משמשים בייצור של מאכלים שונים בנוסף מוכן לאכול ארוחת בוקר דגני בוקר9. פרוטוקול מעבדה לייצור של אלה והצטיידו עשוי לכלול foreseeably התאמות זמני הבישול ופתרונות בישול או התאמות לזמני האפייה. זה גם אפשרי כי גירסה מותאמת של פרוטוקול זה יכול לשמש לצורך המחקר של דגנים אחרים ומוצרים מעובדים המתאימים שלהם. מוצרי דגנים מעובדים לעיתים קרובות כוללים בישול, אפיה או מרים כוסית? לכבוד לשלבי העיבוד זה יכול להיות ממש מחקה. משתמש בגירסה מותאמת של פרוטוקול המוצג כאן.

מגבלה חשוב של פרוטוקול זה היא כי יש מעט מאוד נקודות העצירה, כלומר ברגע מתחיל שלב העיבוד, והשלבים חייב להיות הושלמה (טבלה 3). יש נקודת עצירה אחת לאחר הייצור של גרגרי הדגנים מבושל של גרגרי הדגנים מתקלף. רק אם יש צורך, גרגרי הדגנים מבושל יכול ניתן להציב במיכל אטום (למשל שימורים צנצנת אטומה) ו בקירור למשך יומיים לכל היותר. עם זאת, אחסון גרגרי הדגנים מבושלות לתקופות זמן ארוכות הופיע לשנות את הדגימה. יתר על כן, לאחר אפיה מתחילה, קיימות נקודות עצירה עד לאחר הבצק האפוי חצץ יש כבר התגלגל, חתך מיובש.

מסקנה

דרך תוצאות דוגמה אלה (ראה. בדלי-Wilmsmeyer et al. 4 לפרטים נוספים), הפגנו כי תוכן תזונתי יכול להיות במעקב לאורך כל עיבוד. יתר על כן, אותרו לשלבי העיבוד המפתח שבו אירעה שינוי תזונתי. בנוסף, גודל המדגם קטן נדרש עבור פרוטוקול זה עיבוד זמין המחקר של מכוניות היברידיות מרובות בתוך ההקשר של תוכנית גידול הצמח. באמצעות ההיברידים, זיהינו איזו קבוצה של מכוניות היברידיות מתוחזק הריכוזים הגבוהים ביותר של חומצה ferulic לא מסיס מכורך וחומצה p-coumaric במהלך עיבוד. התכונות הללו הם סימנים חשובים של פוטנציאל prebiotic של דגנים קלויים הסופי. 11 , 12 , 13 תוצאות אלו יכול לשמש ישירות כדי לעזור מגדלים צמחים לבסס אוכלוסיות רבייה עבור משופרת פוטנציאל prebiotic של מוצרים תירס מעובד.

אחד היתרונות הגדולים של פרוטוקול זה עיבוד הוא כי זה אינו מגביל את ניתוח תזונתי יכול להתבצע. אם פרוטוקול phytochemical קיים לניתוח של התבואה, ואז זה יכול לשמש כדי לחקור את המוצרים המעובדים. יתר על כן, כי פרוטוקול עיבוד זה מאפשר עיבוד מזון מעבדה-סולם וניתוחים תזונתי להתנהל באופן עצמאי, פיטוכימיקלים מרובים ניתן יהיה ללמוד. הפרוטוקולים אנליטי לצורך המחקר של תוכן phytochemical עליך להשתמש גודל מדגם קטן, עם זאת, בגלל כמות קטנה של מוצרי ביניים וסופי עיבוד שנוצר באמצעות פרוטוקול המעבדה-סולם העיבוד.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחברים רוצה להודות טום פטרסון וצוות טכנולוגיות אנליטית-Dow AgroSciences על שימוש במתקני המעבדה שלהם ועל ההדרכה שלהם. עבודה זו מומן בחלקו מתנות מן קלוגס ו Dow AgroSciences ולפנים USDA לבקוע גרנט, פרס ILLU-802-354. סטודנט תמיכה CJBW סופק על ידי המשפחה המכובדת אילינוי ואת ויליאם ב’ ננסי ל’ אמברוז מלגת במדעי חיתוך.

Materials

Canning pressure cooker Wisconsin Aluminum Foundry Co. Model 921 Any can be used, but it should be large enough to accommodate multiple canning jars
Single burner or large hot plate Waring Professional Model SB30 Any can be used, but it should be large enough so that canning pressure cooker can securely be placed on burner or hot plate
1 quart wide mouth canning jars Ball 1440096258 Any can be used, but they should be wide mouthed quart jars
1 L Beaker Fisher Scientific 09-841-104
Stir plate Corning 6796420D
Magnetic stir bar Fisher Scientific 14-513-67
1 L Graduated cylinder Kimble 20027500
Spatula Wal-Mart 552145280
Hot pads Wal-Mart 556501140
Scale Any NA Mettler Toledo Model MS105DU or Similar
Weigh boats Fisher Scientific 08-732-113
Sugar Wal-Mart 9259244
Salt Morton (Purchased at Wal-Mart) 9244849
Liquid malt extract By the Cup (Purchased on Amazon) NA https://www.amazon.com/Barley-Malt-Extract-Syrup-Bottle/dp/B01N4SK72C
Labeling tape  Fisher Scientific 15966
Permanent marker Wal-Mart 55529894
Convection oven Wal-Mart 1598495
Baking pan (usually included with oven) Wal-Mart 1598495
Cooking foil Wal-Mart 564264789
Tortilla press E&A Hotel & Restaurant Equipment and Supplies CTM-2000
Parchment paper Reynolds (Purchased at Wal-Mart) 551219672
Pizza cutter Farberware (Purchased at Wal-Mart)  553012200
Cooling racks Flytt (Purchased on Amazon) NA https://www.amazon.com/dp/B075HQY627/ref=sspa_dk_detail_7?psc=1&pd_rd_i=B075HQY627&pd_rd_wg=WaJol&pd_rd_r=SF07KCHMP753WAPG6ED4&pd_rd_w=2BOwf
SAS Version 9.4 SAS Institute Version 9.4
R R Foundation for Statistical Computing Version 3.4.0
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. United States Department of Agriculture. . National Agricultural Statistics Service. , (2017).
  2. USDA. . ERS. , (2017).
  3. Butts-Wilmsmeyer, C. J., Mumm, R. H., Bohn, M. O. Concentration of Beneficial Phytochemicals in Harvested Grain of U.S. Yellow Dent Maize (Zea mays L.) Germplasm. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 65 (38), 8311-8318 (2017).
  4. Butts-Wilmsmeyer, C. J., et al. Changes in phenolic acid content in maize during food product processing. Journal of Agricultural and Food. , (2018).
  5. Dewanto, V., Wu, X. Z., Liu, R. H. Processed sweet corn has higher antioxidant activity. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50 (17), 4959-4964 (2002).
  6. Fast, R. B., Caldwell, E. F. Breakfast cereals and how they are made. Breakfast cereals and how they are made. , (2000).
  7. Rausch, K. D., et al. Laboratory measurement of yield and composition of dry-milled corn fractions using a shortened, single-stage tempering procedure. Cereal Chemistry. 86 (4), 434-438 (2009).
  8. Kandhola, G. . Processing and Genetic Effects on Resistant Starch in Corn Flakes. , (2015).
  9. Macke, J. A., Bohn, M. O., Rausch, K. D., Mumm, R. H. Genetic factors underlying dry-milling efficiency and flaking-grit yield examined in us maize germplasm. Crop Science. 56 (5), 2516-2526 (2016).
  10. Somavat, P., et al. A new lab scale corn dry milling protocol generating commercial sized flaking grits for quick estimation of coproduct yield and composition. Industrial Crops and Products. 109, 92-100 (2017).
  11. Adam, A., et al. The bioavailability of ferulic acid is governed primarily by the food matrix rather than its metabolism in intestine and liver in rats. Journal of Nutrition. 132 (7), 1962-1968 (2002).
  12. Rumpagapom, P. . Structural Features of Cereal Bran Arabinoxylans Related to Colon Fermentation Rate. , (2011).
  13. Wong, J. M. W., de Souza, R., Kendall, C. W. C., Emam, A., Jenkins, D. J. A. Colonic health: Fermentation and short chain fatty acids. Journal of Clinical Gastroenterology. 40 (3), 235-243 (2006).

Tags

MaizeZea MaysHigh-throughputMicroscaleProtocolAnalysisProcessing ParametersNutritional QualitiesFood ProcessingCornflakesPressure CookerFlaking GritsSugar-salt SolutionEndospermOven DryingCoffee MillGrinding

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Butts-Wilmsmeyer, C., Yana, N. A., Kandhola, G., Rausch, K. D., Mumm, R. H., Bohn, M. O. High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize (Zea mays L.). J. Vis. Exp. (136), e57809, doi:10.3791/57809 (2018).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image