تحليل الفاكهة المتطايرة باستخدام الأنف الالكتروني
Summary
ووصف طريقة سريعة لتحليل مركب متطاير في الفاكهة. ويفصل بسرعة المتطايرة موجودة في فراغ الرأس من جناسة من العينة والكشف مع اللوني للغاز فائقة السرعة (GC) إلى جانب وجود سطح الموجة الصوتية (SAW) الاستشعار. ويناقش أيضا إجراء لمعالجة البيانات وتحليلها.
Abstract
التغيرات الفسيولوجية عديدة ومتنوعة تحدث أثناء نضج الثمار، بما في ذلك تطوير مزيج متقلب المحددة التي تميز رائحة الفاكهة. النضج عند الحصاد هو واحد من العوامل الرئيسية التي تؤثر على جودة نكهة الفواكه والخضروات 1. المصادقة على وسائل قوية التي تقيم بسرعة نضج الثمار ونوعية رائحة سيسمح تحسين إدارة برامج التربية المتقدمة، وممارسات الإنتاج والمناولة بعد الحصاد.
على مدى العقود الثلاثة الماضية، وقد أجريت الكثير من البحوث لتطوير ما يسمى الأنوف الإلكترونية، والتي هي أجهزة قادرة على الكشف عن الروائح والنكهات بسرعة 2-4. حاليا هناك العديد من أنوف الإلكترونية المتاحة تجاريا قادرا على أداء تحليل متقلبة، تعتمد على تقنيات مختلفة. الأنف الالكترونية المستخدمة في عملنا (zNose، بتوقيت شرق الولايات المتحدة، نيوبري بارك، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية)، ويتألف من اللوني للغاز فائقة السرعة إلى جانب وجود موجة استشعار سطح الصوتية (UFGC-ص). وقد تم بالفعل هذه التكنولوجيا لاختبار قدرته على رصد نوعية السلع المختلفة، بما في ذلك الكشف عن تدهور في التفاح 5؛ النضج وتقييم تعفن في المانجو 6؛ التنميط رائحة الأنواع الغدة الصعترية (7)؛ C 6 مركبات طيارة في التوت العنب 8؛ توصيف الزيوت النباتية (9) وكشف الغش في زيت جوز الهند 10.
هذا النظام يمكن تنفيذ الخطوات الرئيسية الثلاثة لتحليل رائحة: فراغ الرأس لأخذ العينات، والفصل بين مركبات طيارة، والكشف. في حوالي دقيقة واحدة، ويتم إنتاج الإخراج، واللوني، وبعد دورة تطهير، صك على استعداد لمزيد من التحليل. ويمكن مقارنة النتائج المتحصل عليها مع zNose لتلك النظم الغاز الكروماتوغرافي الأخرى عن طريق حساب الأرقام القياسية لKovats (كي). مرة واحدة تم ضبطها الصك مع حل معيار ألكان، يتم تحويلها تلقائيا إلى الاحتفاظ مراتكيس. ومع ذلك، يتوقع تغييرات طفيفة في درجة الحرارة ومعدل تدفق للتحدث مع مرور الوقت، مما تسبب في مرات الاحتفاظ إلى الانحراف. أيضا، اعتمادا على قطبية المرحلة عمود ثابت، لا يمكن للاستنساخ من حسابات KI تختلف من وحدة مؤشر عدة 11. وقد وضعت لذلك سلسلة من البرامج واجهات رسومية لمقارنة بين عينات KIS محسوبة بطريقة شبه آلية. هذه البرامج تقليل الوقت اللازم لتحليل اللوني مجموعات كبيرة من البيانات وتقليل احتمالات سوء تفسير البيانات عندما لا تكون متوافقة تماما المخططات الاستشرابية.
نحن نقدم طريقة لتحليل مركب سريع التقلب في الفاكهة. وتناقش أيضا إعداد نموذج، الحصول على البيانات والتعامل مع الإجراءات.
Protocol
Discussion
أنوف إلكترونية يمثل طريقة واعدة لتقييم سريع وموضوعي لمحات من رائحة الفواكه أو عينات المضطربة الغنية بالنفط. ومع ذلك، والتحولات في الوقت الاحتفاظ تمثل تحديا لتحديد الذروة ويمكن أن يؤدي إلى سوء تفسير البيانات عندما لا يتم 2 المخططات الاستشرابية متوافقة تماما. وأشار الفحص البصري من المخططات الاستشرابية أن تباين مرات الاحتفاظ بين عينات تسببت في كثير من الأحيان في ذروة نفسه إلى أن يكون المسمى مع القيم KI مختلفة قليلا (ما يقرب من ± 10). هذا يترجم إلى عدد مبالغ فيه من كيس فريدة من نوعها المكتشفة. من أجل الاستفادة من الحقائق التي (أ) مركبات مختلفة موجودة في مراحل النضج المختلفة و (ب) يعيد التقنية متطابقة تقريبا، ومخطوطات التي تعتمد على الكمبيوتر 2 ("kim_merge.py"، والذي يتضمن إجراءات لمعالجة البيانات وقد وضعت مجموعة، و "kim_interface.py"، الذي يوفر واجهة المستخدم الرسومية (GUI)) على نحو منتظممقارنة عينات بطريقة شبه آلية، والحد بشكل كبير من الوقت اللازم لتحليل اللوني مجموعات كبيرة من البيانات. هذه البرامج تسمح للتوحيد، عند الاقتضاء، من قمم المسمى مع مجموعة من القيم KI تحت تسمية واحدة كي. هذا يخدم غرضين هامين: (أ) فإنه يمكن إجراء تحليل إحصائي لعلاج قمم مثل متغير واحد، و (ب) أن تسهل تحديد الذروة وبالمقارنة مع غيرها من النظم والقيم التي تم نشرها. النتائج المعروضة هنا تشير إلى أنه يمكن تمييز عينات البطيخ على أساس الاستحقاق والتنميط رائحة باستخدام نظام zNose في تركيبة مع تحديد KI كاف. وهذا يمثل تكنولوجيا جديدة واعدة لتحليل المواد المتطايرة التي يمكن استخدامها لبرامج مراقبة الجودة.
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب أشكر بيل العبي (هاريس شركة البذور موران، ديفيس) لتوفير ثمار البطيخ لهذا التحليل. ويدعم هذا المشروع من قبل برنامج بحوث المحاصيل الاختصاص مبادرة المنح التنافسية لا تمنح. 2009-51181-05783 من المعهد الوطني وزارة الزراعة الأميركية للأغذية والزراعة.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Calcium chloride | MP Biomedical | 195088 | |
| 2-Methylbutyl isovalerate | SAFC Global | W350613 | ≥ 98%, natural, FCC |
| Methanol | Fisher Scientific | A411-4 | |
| Vial | Sigma/Supelco | SU860098 | |
| Cap | Sigma/Supelco | SU860101 | |
| Laboratory blender | Waring Laboratory Science | 7009G | 2-speed blender; 1- Liter glass container |
| Bottle | Fisher Scientific | 06-414-1C | Pyrex, 500 mL; polypropylene plug-seal |
| Needle | Electronic Sensor Technology | TLC101046 | Side hole luer |
| Alkanes solution | Electronic Sensor Technology | C6-C14 alkanes solution in methanol | |
| zNose | Electronic Sensor Technology | Model 4500 | |
| DB-5 GC column | Electronic Sensor Technology | SYS4500C5 | |
| MicroSense | Electronic Sensor Technology | Version 5.44.22 | |
| Python 2.6 | Freely available on-line | ||
| “reform_data.py” and “kim_interface.py” scripts | Scripts available as supplementary material on JoVE |
Referencias
- Kader, A. A. Flavor quality of fruits and vegetables. Journal of the Science of Food and Agriculture. 88, 1863-1868 (2008).
- Persaud, K., Dodd, G. Analysis of discriminant mechanisms in the mammalian olfactory system using a model nose. Nature. 299, 352-355 (1982).
- Gardner, J. W., Bartlett, P. N. A brief-history of electronic noses. Sensors and Actuators. 18, 211-220 (1994).
- Rock, F., Barsan, N., Weimar, U. Electronic nose: Current status and future trends. Chem. Rev. 108, 705-725 (2008).
- Li, C., Heinemann, P. H., Irudayaraj, J. Detection of apple deterioration using an electronic nose and zNose. Transactions of the Asabe. 50, 1417-1425 (2007).
- Li, Z. F., Wang, N., Raghavan, G. S. V., Vigneault, C. Ripeness and rot evaluation of ‘Tommy Atkins’ mango fruit through volatiles detection. J. Food Eng. 91, 319-324 (2009).
- Oh, S. Y., Ko, J. W., Jeong, S. Y., Hong, J. Application and exploration of fast gas chromatography-surface acoustic wave sensor to the analysis of thymus species. J. Chromatogr. A. 1205, 117-127 (2008).
- Watkins, P., Wijesundera, C. Application of zNose for the analysis of selected grape aroma compounds. Talanta. 70, 595-601 (2006).
- Gan, H. L., Man, Y. B. C., Tan, C. P., NorAini, I., Nazimah, S. A. H. Characterisation of vegetable oils by surface acoustic wave sensing electronic nose. Food Chem. 89, 507-518 (2005).
- Marina, A. M., Man, Y. B. C., Amin, I. Use of the SAW Sensor Electronic Nose for Detecting the Adulteration of Virgin Coconut Oil with RBD Palm Kernel Olein. Journal of the American Oil Chemists Society. 87, 263-270 (2010).
- Evans, M. B., Haken, J. K. Recent developments in the gas-chromatographic index scheme. Journal of Chromatography. 472, 93-127 (1989).
